什么是陶瓷PCB？

陶瓷PCB是陶瓷印刷电路板的简称，是一种先进的印刷电路板。它可以提供卓越的性能和可靠性，特别是在要求严格的高性能电子应用中。与由玻璃纤维或环氧树脂等有机材料制成的传统电路板不同，陶瓷PCB使用陶瓷材料，带来独特的性能和功能。由于其散热性能、载流能力、绝缘性和陶瓷PCB的热膨胀系数，广泛应用于大功率电子模块、航空航天和军工电子。陶瓷PCB采用粘接在高温下连接铜箔和陶瓷基板。在这种情况下，陶瓷PCB具有很强的结合力，铜箔不易脱落，可靠性高，在高温高湿环境下性能稳定性高。

陶瓷PCB的常用材料

许多材料可用于制造陶瓷PCB。在选择陶瓷PCB的材料时，设计人员需要注意PCB导热系数和热膨胀系数（CTE）两个基本规格。下面，我们讨论陶瓷PCB最常见的材料。

1.氧化铝（Al2O3）

氧化铝是陶瓷基材中最常用的基材材料，因为它在机械、热、电性能方面比大多数其他氧化物陶瓷具有较高的强度和化学稳定性，并且原料来源丰富，适用于各种技术制造和不同形状。按氧化铝（Al2O3）的百分比可分为75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化铝含量不同，电性能几乎不受影响，但其机械性能和导热系数差异很大。低纯度基板中的玻璃相较多，表面粗糙度大。基板纯度越高，越光滑、越致密，介电损耗越低，但价格越高。

2.贝奥

它比金属铝具有更高的导热系数，用于需要高导热系数的情况。超过300°C后温度迅速下降，但其发展受到其毒性的限制。

3.铝钨

氮化铝陶瓷是以氮化铝粉末为主要晶相的陶瓷。与氧化铝陶瓷基板相比，它具有更高的绝缘电阻和绝缘耐压以及更低的介电常数。其导热系数是Al2O3的7至10倍，其热膨胀系数（CTE）与硅片大致相当，这对于大功率半导体芯片至关重要。在生产工艺方面，AlN的导热系数受残氧杂质含量的影响很大。降低氧含量可以显着提高导热性。

陶瓷PCB两面

陶瓷PCB的类型

陶瓷PCB有多种类型和规格，每种类型都是为了满足特定的应用和要求而设计和使用。以下是一些常见的陶瓷PCB;

1. 单面陶瓷PCB：它是基本的陶瓷PCB，陶瓷基板上有一个导电层。它通常用于一些需要高导热性但不需要复杂电路的应用。
2. 多层PCB：适用于复杂的电路设计、高密度互连以及需要信号完整性的应用
3. 厚膜PCB：厚膜技术用于在陶瓷PCB上创建导电和电阻迹线。厚膜PCB以其耐用性而闻名，它可以在恶劣环境下的汽车和工业环境以及其他应用中表现出色。

陶瓷PCB还可以根据制造工艺分为不同的类型;

1. 直接电镀铜（DPC）PCB：它是在陶瓷薄膜加工的基础上开发的陶瓷电路加工技术。以氮化铝/氧化铝陶瓷为电路基板，通过溅射在基板表面复合金属层，通过电镀和光刻形成电路。
2. 激光活化金属化（LAM）PCB：精度高，粘接强度好。导电层可定制1μm至1mm，采用纯铜代替银浆，可解决孔导电性和粘接强度问题，整体性能更稳定。
3. 直接键合铜（DBC） PCB：使用DBC方法，在沉积过程之前或过程中在铜和陶瓷之间引入适量的氧气。当需要140um （4oz）-350um （10oz）的高铜厚度时，使用这种方法。
4. 低温共烧陶瓷（LTCC）PCB：LTCC技术使用与电容器相同的方法来制造各种陶瓷器件。将它们放入850-900°C的烧结炉中成型。为了实现层与层之间的电气互连，必须在印刷前打孔并填充银浆。
5. 高温共烧陶瓷（HTCC）PCB：在制造过程中，不会添加玻璃材料。HTCC和LTCC之间的区别在于HTCC PCB在气态气氛中以约1600–1700 °C烘烤。HTCC PCB具有如此高的混烧温度，因此它们采用由钨、钼或锰等高熔点金属制成的电路走线。在高温下，这些PCB可以正常运行而不会造成任何损坏，因为它们设计为即使在恶劣的环境中也能运行。

 

陶瓷PCB的优点

陶瓷PCB具有多种优点，使其成为需要高性能、可靠性和效率的应用的不错选择。

1. 高导热性：Al2O3、AlN、SiC等陶瓷材料具有优异的导热性。这意味着陶瓷PCB可以有效散热，避免过热，确保大功率电子设备能够正常可靠地工作。
2. 优异的电子性能：陶瓷材料具有低介电损耗和良好的电子性能，尤其是在高频下。它使陶瓷PCB非常适合用于射频、微波和高速数字电路以及类似应用，因为信号完整性和低信号损耗非常重要。
3. 机械强度和耐用性：与有机PCB相比，陶瓷PCB具有更好的机械强度和刚度。刚性使陶瓷PCB能够承受机械应力、晃动和冲击，并确保陶瓷PCB更适合具有挑战性的环境。
4. 耐化学性：陶瓷对化学、溶液、酸碱具有很强的耐药性。这种耐受性使陶瓷PCB非常适合经常接触刺激性化学品的行业应用，例如汽车、航空航天和工业领域。
5. 耐高温：与传统的有机PCB相比，陶瓷PCB可以承受更高的温度，这对于汽车和航空航天工业非常重要，因为电子产品必须在高温下可靠工作。
6. 体积更小：陶瓷PCB可以采用精细的电路，更小的元件和高密度的互连，因此设计人员可以进行紧凑的设计。此功能对于需要更小尺寸而不牺牲性能的应用非常重要。
7. 信号完整性： 陶瓷PCB在其低介电损耗和高介电常数的基础上可以确保出色的信号完整性，尤其是在高频下。凭借这一特点，陶瓷PCB适用于高速数据传输和通信系统。
8. 恶劣环境兼容性：由于陶瓷具有耐热、耐化学腐蚀性能，因此它可以在恶劣的环境中很好地工作，例如石油和天然气勘探、航空航天和军事应用。
9. 可靠性和长寿命：高热性能、坚固性和耐化学性相结合，有助于提高陶瓷PCB的长期可靠性，降低故障风险并延长电子设备的使用寿命。
10. 可定制：陶瓷PCB可以定制以满足特定的设计要求，包括基材、层配置、布局、组件位置，确保设计人员可以根据应用优化电路。
11. EMI/EMC性能：陶瓷材料由于其电气性能和屏蔽能力，本质上具有更好的电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）性能

陶瓷PCB侧视图

陶瓷PCB的缺点

正如我们上面所讨论的，与其他PCB相比，陶瓷PCB具有许多优点，但仍有一些潜在的缺点需要考虑。

1. 脆弱：由于陶瓷的原始性能，它在处理、组装过程和测试过程中很脆弱。因此，工程人员需要更加关注上述过程中的陶瓷PCB。
2. 成本考虑：陶瓷是一种价格合理的材料。但是，在考虑所有因素后，它仍然比传统PCB贵很多。因此，设计人员需要考虑将设计陶瓷PCB制作是否是更具成本效益的选择。

陶瓷PCB的应用

• 大功率电子模组、太阳能电池元器件
• 高频电源开关、固态继电器
• 汽车电子、航空航天和军用电子产品
• 大功率LED照明产品
• 电信天线、汽车打火机

陶瓷PCB以其优异的导热性、高稳定性和优异的性能，成为了大功率、高频应用的理想选择。在5G和新能源领域，它正在推动电子技术朝着更加高效、可靠的方向发展，是未来高端电子制造的关键材料。

自2009年以来，Jerico PCB在陶瓷PCB制造领域深耕了16年。我们在新能源和电信领域通过可靠和高性能的陶瓷PCB制造服务支持了数百个项目，从概念到原型再到批量生产。我们相信，如果我们做我们擅长的事情，在客户的支持和信任下，我们会一天比一天更专业。今天让我们谈谈您的陶瓷PCB项目，看看我们如何为您带来成功。