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99.5%氧化铝陶瓷流延基板,到底有何妙用?
2021年02月07日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:289
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许多人都认为,陶瓷基板是电子行业的未来趋势,而且这种趋势不可逆转的——主要归因于陶瓷基板相比其他衬底材料更能解决电子封装越来越严重的散热问题,因此备受重视。

目前,陶瓷基板材料主要包括氧化铝、氧化铍和氮化铝,其中氧化铝陶瓷是应用最为成熟的种类,以其良好的抗热震性和电绝缘性能,以及成熟的制造和加工工艺而被广泛应用。

不过要注意,“应用广泛”并不等同于“应用较为低端”,两者往往很容易被混为一谈。事实上,陶瓷基板虽然已被成熟应用于LED大功率照明、大功率模组、制冷片、汽车电子等领域,但由于生产难度较大、生产企业少,产品价格一直居高,市场对外依赖度高。

就拿氧化铝基板来说,根据纯度它可分为75瓷、85瓷、95瓷和99瓷等不同的型号。最大的特点就是介电损耗低,电性能与温度的关系不大,机械强度较高,化学稳定性好——而且随着氧化铝含量的提升,以上优势都会进一步放大,因此99.5%、甚至是99.9%氧化铝陶瓷基板的市场十分可观。不过要做好高纯氧化铝基板并不容易,弹性模量、弹性变形循环次数、使用寿命和可靠性度缺一不可,因此有能力做好的企业并不多。

纯度不同的氧化铝基板的性能对比

(数据来源:日本精密陶瓷株式会社)

高纯氧化铝基板的妙用

说到氧化铝基板的应用,不得不提的就是高频电路基板。最近几年以5G通信为主的电子通信市场正飞速发展,产品技术也在不断革新,高频高速信号对材料的的要求也日益增加。而在材料的选择上,高纯氧化铝陶瓷由于能很好地满足高频信号特性,因此成为首选(高频:300MHZ以上,即波长1米以上的短波频率范围)。

为什么这么说呢?这是因为高频信号(它们不停地在正负相位间变换)通过介质层时,介质中的分子会试图根据这些电磁信号进行定向,虽然实际上,由于这些分子是交联的,不能真正定向。但频率的变化,使得分子不停地运动,产生大量的热,造成了能量的损耗,这种损耗也被称为“介电损耗”。而高纯氧化铝陶瓷的介电损耗处于较广的频率范围内(其中包括超高频),而且损耗值小,随着温度的升高变化也不大,具有良好的热传导性、强度及绝缘性,很适合在高频段投入使用。

除此以外,光通信器件用基板、继电基板其它各种通信器件用回路基板也同样是高纯氧化铝陶瓷的优势应用区间。

氧化铝基板的制备

目前氧化铝基板的制备工艺可分为以下几步:原料选择、混合粉碎、脱泡、基板成型、冲切、烧结、切割加工、精加工、检查。

(图片来源:日本精密陶瓷株式会社)

原料选择的重要性不必多说,另外成型与烧结工序也是决定成败的关键因素。成型技术方面,常用有注射成型、干压成型和流延成型等,不过注射成型效率虽高,但做大尺寸薄板比较困难;干压成型产品密度高、基板平整度容易保证,但生产效率低、成本高,制备超薄基板比较困难;流延成型是兼具高生产效率、超薄的双重优点,但由于坯体致密度较低,烧结时容易变形。因此为了提高大尺寸基板的优等品率,目前业界正重点对优化烧结的方法和烧结助剂的选择展开研究。

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