セラミック基板の信頼性

セラミック基板の信頼性

セラミックPCB（セラミック基板）とは、アルミナ（Al2O3）または窒化アルミニウム（AlN）セラミック基板の表面（片面または両面）に銅箔を高温で直接接着する特殊なプロセス基板を指します。超薄型複合基板は、優れた電気絶縁性能、高い熱伝導性、優れたはんだ付け性、高い接着強度を備えており、PCBボードのようにさまざまなグラフィックにエッチングでき、大きな電流容量を備えています。そのため、セラミック基板は高出力電子回路構造技術と相互接続技術の基礎材料となり、高カロリー製品（高輝度LED、太陽エネルギー）に適しており、優れた耐候性により過酷な屋外環境にも適用できます。

主な応用製品: 高出力 LED キャリア ボード、LED ライト、LED 街灯、ソーラー インバータ

セラミック基板の特徴:

構造：優れた機械的強度、低反り、シリコンウェーハ（窒化アルミニウム）に近い熱膨張係数、高硬度、良好な加工性、高い寸法精度

気候: 高温多湿の環境に適しており、熱伝導率が高く、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性、UV耐性、黄変耐性に優れています。

化学特性: 鉛フリー、無毒性、化学的安定性良好

電気: 高い絶縁抵抗、容易な金属化、回路グラフィックス、強力な接着

市場: 材料（粘土、アルミニウム）が豊富、製造が容易、価格が安い

PCB材料の熱特性比較（伝導率）:

ガラス繊維基板（従来のPCB）：0.5W/mK、アルミ基板：1～2.2W/mK、セラミック基板：24[アルミナ]～170[窒化アルミニウム]W/mK

材料熱伝達係数（単位W/mK）:

樹脂：0.5、アルミナ：20～40、炭化ケイ素：160、アルミニウム：170、窒化アルミニウム：220、銅：380、ダイヤモンド：600

セラミック基板のプロセス分類:

ラインセラミック基板プロセスは、薄膜、厚膜、低温同時焼成多層セラミック（LTCC）に分けられます。

薄膜プロセス（DPC）：部品回路設計（線幅と膜厚）の精密制御

厚膜プロセス（厚膜）：放熱性と気象条件を提供する

低温共焼成多層セラミック（HTCC）：焼結温度が低く、融点が低く、貴金属共焼成の特性が高い導電性のガラスセラミックスを多層セラミック基板（セラミックス基板）に使用して組み立てます。

低温共焼成多層セラミックス（LTCC）：複数のセラミック基板を積層し、受動部品やその他のICを埋め込む

薄膜セラミック基板プロセス：

· 前処理→スパッタリング→フォトレジストコーティング→露光現像→ラインめっき→膜除去

· 積層→ホットプレス→脱脂→基板焼成→回路パターン形成→回路焼成

· 積層→表面プリント回路パターン→ホットプレス→脱脂→同時焼成

· プリント回路グラフィックス → ラミネーション → ホットプレス → 脱脂 → 同時焼成

セラミック基板信頼性試験条件：

セラミック基板高温動作：85℃

セラミック基板低温動作：-40℃

セラミック基板の冷熱衝撃：

1. 155℃(15分)←→-55℃(15分)/300サイクル

2. 85℃（30分） - - 40℃（30分）/RAMP：10分（12.5℃/分）/ 5サイクル

セラミック基板の接着：3M#600テープで基板の表面に貼り付けます。30秒後、基板の表面に対して90°方向に素早く引き剥がします。

セラミック基板の赤インク実験：1時間煮沸、不浸透性

試験装置:

1.高温・低温湿熱試験室

2. 3箱ガス式冷熱衝撃試験室