镀铜陶瓷电子电路

自20世纪30年代和40年代以来，许多方法被用于在绝缘衬底上制造导电互连。成本、电气绝缘、热管理、轨道定义、轨道附着、信号传递速度、载流能力、抗不利工作环境、物理强度、高频性能等经常相互冲突的要求，意味着已经取得了不同程度的成功。然而，在过去的几年中，镀铜陶瓷的工艺有了很大的改进。现在，它可以被认为是成熟互连方法的一个重要替代方案，如蚀刻铜/环氧玻璃层压板、“屏幕-火”厚膜电路、玻璃上蒸发金属薄膜电路和蚀刻厚膜。

镀铜陶瓷

镀铜陶瓷解决了许多最新电子系统的互连要求。其主要特点来自于绝缘体、导体和制造方法的组合。

欧洲杯足球竞彩材料和尺寸

常用的绝缘体是96%的氧化铝陶瓷。当在5GHz以上的频率需要最高的性能时，使用99.5%的氧化铝，但由于价格相差10倍，它只在应用程序需要在更高的频率更低的损耗时使用。单个电路可以按照所用陶瓷面板的尺寸生产，通常是100mm x 100mm或150mm x 100mm。如果一个以上的电路安装在面板上，它们通常被制作成多个，每个电路打印在规定的部分。

为什么使用氧化铝r绝缘体吗?

氧化铝具有优良的电性能。绝缘电阻非常高，在影响电路板的范围内，不随温度或湿度发生显著变化。热导率是合理的，略低于铜的十分之一，但大约是大多数有机材料的一百倍。欧洲杯足球竞彩

为什么用铜做导体?

导体是纯电镀铜。在实际应用中，只有银具有较高的导电性，但铜更便宜，在冶金方面更稳定，关于锡铅焊料，其可焊性是很容易理解的。导体厚度可在5μm至100μm之间，较高的厚度只需要很小的额外成本。在最高厚度时，出现了一些分辨率的损失-最终分辨率主要受基片表面质量的限制。导体的横截面接近矩形，表面积与体积比非常低，导体的上表面与衬底的上表面一样光滑。当厚度为25μm时，跟踪电阻约为每平方1毫欧姆

其他材料欧洲杯足球竞彩

尽管纯铜非常适合焊锡组装，但由于各种原因，经常需要添加其他材料，如:欧洲杯足球竞彩

•在储存过程中防止氧化，美观，焊接和保护焊接桥接和物理损伤

•有机防锈涂层可防止含硫气体氧化和变色。镀金的金(有时镀镍)是用于美学和焊丝连接的考虑

•锡铅可以在较长的储存期间保持可焊性

•图像焊接掩模最大限度地减少焊接桥和物理/处理损伤

•化学银也可用。

这些抛光可以覆盖整个电路，也可以只应用在选定的区域。

镀铜陶瓷电路的性能

关于镀铜陶瓷电路的可靠性，已进行了若干与厚膜电路类似的试验，总体性能与传统厚膜电路相当或更好。导体的附着力很好，当使用钉头拉测试时，即使在150°C老化后，导线或陶瓷破裂也是正常的。

在评估可靠性时，将测试与技术联系起来是很重要的。例如，对偏置湿热试验的规范需要考虑这样一个事实，即在相同的施加电压下，相距50μm的两条磁道之间的电场要远远高于相距250μm的两条磁道之间的电场。

表1。各种电路技术的比较。

材料选择经济学欧洲杯足球竞彩

如果特定应用的需要可以通过FR-2或FR-4层压板的标准加工来满足，那么镀铜陶瓷的好处不太可能证明其较高的成本是合理的。然而，如果考虑使用其他类型的昂贵的基板材料，如聚四氟乙烯玻璃或玻璃硅酮，那么选择镀铜陶瓷可能是一个非常划算的解决方案。欧洲杯足球竞彩

与单层银厚膜电路相比，镀铜陶瓷电路的成本大致相当。然而，如果在厚膜中需要不止一层，或者如果需要金基导体，那么镀铜陶瓷几乎肯定是划算的。

镀铜陶瓷电路的特点和优点

其特点、优势和效益可以总结如下:

•比传统FR-2, FR-4, PTFE，聚酰亚胺，厚膜和共烧陶瓷电路更高的电路密度

•杰出的高频特性

•优异的热管理和传热性能

•优异的可焊性和焊丝焊接组装特性

•低的加工成本和快速的原型周转。

系统设计

许多电子系统设计的关键步骤是将系统划分为可独立组装和测试的子模块。“模块化”方法的一个主要好处是，可以对每个模块使用最佳的组装技术，然后可以与其他模块一起，相对容易地组装到相对简单的板上，这是最小化成本和优化性能的正确组合。

互联的模块

有几种可能的技术可用于连接这些模块，例如，高密度镀铜在许多应用中是有用的。它比所谓的“硅混合”更通用，但不能达到这种薄膜方法提供的互连密度。

与镀铜陶瓷相关的单位面积成本被认为比“硅混合”低，特别是镀陶瓷可能不需要额外的封装和轨迹电阻更低。

镀铜陶瓷的优点在哪里

镀铜陶瓷的优势包括:

•该模块需要“芯片和电线”和焊料组装，特别是涉及陶瓷芯片载体和芯片电容器时。选择性镀铜提供了优良的线连接特性，并结合了大块金属和具有良好导热性的基材，导致了出色的可焊性。制造50μm宽轨道的能力允许线键位置靠近半导体器件，这是与厚膜和共烧陶瓷进行比较时的一个关键优势

•当考虑TAB(磁带自动绑定)时。铜轨道表面镀锡铅，可焊接多线连接至100μm的轨道和间隙，而不会形成锡球或锡桥

•不需要额外的包装。很有可能只使用一个引线框架的附件来使用该组件(可能对线连接设备使用塑料封装)。

•如果薄膜(印刷)电阻器是必需的，但结合一个或多个其他优点提到。

该技术能够将带图案的导体添加到基片的两侧和边缘。通过选择镀锡铅，还可以在基材上添加焊点。在100μm间距上产生了适合倒装芯片连接的50μm小凸点。

总结

总的来说，这项技术的应用令人印象深刻——超过1500万镀铜陶瓷电路目前正在使用，最近完成了第600个设计。此外，每隔12秒，世界上的某个地方就会组装一个利用这种技术的系统。

主要作者:Russ Wood

资料来源:《材料欧洲杯足球竞彩世界》，第9卷第2期。第3页19-20页，2001年3月。

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