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桂林华瓷告诉你:为什么发展物联网,陶瓷基板不可少?
2022年07月12日 发布 分类:企业专访 点击量:701
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27年前,物联网(Internet of Things)这个词首次在《未来之路》中被比尔盖茨提出。书中室内植物被自动监控以及浇灌,浴室的水自动升温,回家途中厨房就已自动做好晚餐的种种场景都让人向往不已。

比尔盖茨与他出版的第一本书《未来之路》

比尔盖茨与他出版的第一本书《未来之路》

不过在当时,这种场景只被设想存在于世界首富家中。而到了今天,随着科技的提升,智能设备越来越普及,5G的推动真正让物联网的真正实现变得近在咫尺。因此,这种“首富同款”的全自动化智能家居系统对平民来说已不再是梦。

实现这般愿景需要的东西很多,今天主要来讲讲藏于幕后的功臣——陶瓷基板。

陶瓷基板与物联网的关系

不久前,粉体圈一行曾到专门从事DPC工艺的陶瓷线路板研发与生产的桂林华瓷电子科技有限公司参观拜访。有着多年从业经验的华瓷负责人郑伟总经理谈到,近几年确实是陶瓷线路板的需求喷井期,可以说是到了供不应求的阶段,基本集中在5G通讯、无人驾驶、智能家居、电动车、高铁、机器人、医疗设备等领域——这些其实都可以归于物联网的一部分。

桂林华瓷

右二:华瓷郑伟 右一:华瓷谢纪林

从定义上看,物联网是一个包含了传感器、网络连接、终端设备三个角色的具有智能的反馈型网络,而陶瓷基板可以说是无处不在:

首先,“传感器”就是物联网的五官,是信息交互的基础。为了让传感器变得更灵敏、更稳定、更精确,需要从多方面提升其基础性能,比如说传感器的稳定性就与其使用的基板材料有极大关系。

其次,“网络连接”主要是前面提到的5G,正是它让物联网超脱以往概念,逐步成为现实的存在。不过5G基站的功耗是4G基站的2.5~4倍,而且常处于户外复杂环境,温度范围达到-40C°~55C°,因此电路板的导热性能和耐腐蚀性变得非常关键。

最后是“终端设备”,以5G手机为例,高度集成化使它的发热大大增加(热量主要集中在5G基带和5G芯片上),因此为保证设备可以正常运行,就需要用更好的散热材料确保热量可及时导出。

这些高大上的领域之所以青睐于陶瓷基板,皆因陶瓷材料具有高的导热系数、低的介电常数、与芯片相近的热膨胀系数、高耐热及电绝缘性等特点,可以将热量及时地发散,不易受外界因素影响,能有效保障设备的稳定运行,延长商品的使用周期,因此非常适用于电子产品及电子设备,顺理成章成为了该领域基板材料的主流选择。

陶瓷基板

(产品来源:桂林华瓷)

陶瓷基板材料的选择与加工工艺

要制造一块完整的陶瓷线路板,首先要选择基板的材质。据郑总介绍,目前陶瓷基板材料主要有氧化铝氮化铝、蓝宝石、碳化硅等。氧化铝基板应用最为成熟,性价比高,是用量最大的一种;氮化铝基板导热性能优势突出;蓝宝石基板硬度极高,非常耐磨;碳化硅基板属于新兴种类但最近也有不少人在关注。

其次,基板只是制作电路板的主要材料,还要在上面布上电路图形才算大功告成。据郑总介绍,陶瓷基板加工工艺很多,目前比较主流的有:高温共烧技术(HTCC),低温共烧技术(LTCC),直接压合技术(DBC),真空溅射技术(DPC),以及比较新的ABM工艺。其中,由于市场对高功率集成电路需求的大幅上升,DPC工艺今年特别火。

陶瓷基板

陶瓷基板

(产品来源:桂林华瓷)

备注:DPC陶瓷基板又称直接镀铜陶瓷基板。其制作首先利用激光在陶瓷基片上制备通孔,再采用磁控溅射技术在陶瓷基片表面沉积金属种子层(Ti/Cu),接着通过光刻、显影完成线路层制作;采用电镀填孔和增厚金属线路层,并通过表面处理提高基板可焊性与抗氧化性,最后去干膜、刻蚀种子层完成基板制备。

由于是低温工艺(300℃以下),因此可避免高温对材料或线路结构的不利影响,同时降低制造成本。另外,由于DPC基板的金属线路准精度较高,因此非常适合对准精度要求较高的电子器件封装。

当然,以上这些说明并这不代表“用量最大的氧化铝+今年最火的DPC工艺”就是万能公式了。郑总解释道,每种基板材料和加工工艺都各有各的优点和缺点,因此他们在加工前都会与客户再三沟通,确认其应用环境再决定/调整——比方说有些领域对陶瓷基板的致密度要求高,那么他们就会采用干压成型(而非流延成型)的陶瓷基板去制造。

结语

物联网技术是支撑“网络强国”和“中国制造2025”等国家战略的重要基础,它的终极目标就是要让连接无处不在。如今,物联网已成功渗透到通信和工业界,相关服务也正在塑造金融、物流、零售和医疗保健。

总而言之,在看到未来的发展方向后,桂林华瓷便立志于要成为陶瓷基板的市场拓荒者,去发掘陶瓷基板更多的可能性。目前,桂林华瓷的产能规模达30万片/月,未来还将建设二期及三期生产线。如果您有相关的产品需求和技术难题,欢迎通过粉体圈与他们取得联系,相信他们的深厚实力和专业态度一定不会让您失望。

 

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