5G和陶瓷有什么關(guān)聯(lián)？

現(xiàn)在，在5G手機(jī)廠商的宣傳語(yǔ)中，我們經(jīng)常可以看到“陶瓷”相關(guān)的字眼，好像“陶瓷”成為優(yōu)秀手機(jī)的標(biāo)志之一。

5G時(shí)代手機(jī)更薄，更流行無(wú)線充電等新型無(wú)線傳輸方式，傳統(tǒng)金屬機(jī)殼屏蔽性能差，所以手機(jī)廠商更傾向于玻璃及陶瓷等非金屬材料。

與傳統(tǒng)4G等通信技術(shù)相比，5G通信技術(shù)接入工作器件需滿(mǎn)足全頻譜接入、高頻段乃至毫米波傳輸、超高寬帶傳輸3大基礎(chǔ)性能要求，其制備材料則需要具有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成化、高頻化和高頻譜效率等特點(diǎn)。

針對(duì)5G的要求，陶瓷有“先天優(yōu)勢(shì)”。隨著陶瓷在指紋識(shí)別、無(wú)線充電等手機(jī)功能領(lǐng)域的逐漸普及，陶瓷材料具有無(wú)信號(hào)屏蔽、硬度高、觀感強(qiáng)及接近金屬材料優(yōu)異散熱性等特點(diǎn)成為手機(jī)企業(yè)進(jìn)軍5G時(shí)代的重要選擇。

陶瓷基板

5G時(shí)代，隨著電子元器件逐步向小型化、精密化、高速化、高可靠性方向發(fā)展，以及大功率電子元器件的使用量逐步加大，快速散熱及極端溫度下的可靠性已成為封裝的關(guān)鍵問(wèn)題。

封裝基板是芯片封裝體的重要組成材料，可以分為有機(jī)、陶瓷和復(fù)合材料3種。無(wú)機(jī)陶瓷基板原材料為高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐腐蝕性、氣密性好、熱導(dǎo)率高及熱膨脹系數(shù)匹配的氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、碳化硅（SiC）和氧化鈹（BeO）等陶瓷材料。我國(guó)在Al2O3、AlN、SiC和BeO等陶瓷材料制備技術(shù)比較成熟，而且已經(jīng)能夠熟練掌握陶瓷表面的薄膜金屬化工藝。

陶瓷表面金屬化工藝

陶瓷金屬化，是在陶瓷表面牢固地粘附一層金屬薄膜，使之實(shí)現(xiàn)陶瓷和金屬間的焊接，更先進(jìn)的應(yīng)用，是在陶瓷表面形成電路，不僅可以焊接，而且能夠作為導(dǎo)線傳輸電流。目前傳統(tǒng)的金屬化方法有TPC法、DBC法、DPC法、LTCC、HTCC。以下逐個(gè)說(shuō)明此幾個(gè)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：

1.TPC

通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式，在陶瓷基板上印刷各種電路、電阻及電容，不可否認(rèn)，此工藝應(yīng)用非常廣泛，可以承載較大的電流，陶瓷大多數(shù)的應(yīng)用都是通過(guò)厚膜法實(shí)現(xiàn)，但它真的可以包治百病嗎？大家都知道，絲網(wǎng)印刷的精度很不盡人意，銀漿與陶瓷的結(jié)合并不能達(dá)到令人滿(mǎn)意的程度，同時(shí)銀漿是需在一定溫度下燒結(jié)才能固化的，這幾個(gè)缺點(diǎn)，相信有很多行業(yè)內(nèi)的人士也曾經(jīng)被深深困擾。而且厚膜法的線路較粗，這對(duì)于電子產(chǎn)品的小型化而言是個(gè)不小的阻礙，于是，大家不得不想出其他的辦法。

2.DBC

此工藝經(jīng)常在大功率模塊上應(yīng)用，銅層較厚，可負(fù)載較大電流，導(dǎo)熱性能好，強(qiáng)度高，絕緣性強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)與Si等半導(dǎo)體材料相匹配。然而，陶瓷基板與金屬材料的反應(yīng)能力低，潤(rùn)濕性差，實(shí)施金屬化頗為困難，不易解決Al2O3與銅板間微氣孔產(chǎn)生的問(wèn)題，加之較高的燒結(jié)溫度，成本很高，只能應(yīng)用于有特殊需求的領(lǐng)域。

3.DPC

在LED領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)主要掌握在臺(tái)灣廠商手中，同欣電子年出貨量占了一大半以上，此工藝大的優(yōu)點(diǎn)就是線路精密度高，表面平滑，比較適合覆晶/共晶封裝，其成本要低于DBC法。國(guó)內(nèi)目前展至科技的DPC技術(shù)已經(jīng)量產(chǎn)。

4.LTCC

LTCC由于采用厚膜印刷技術(shù)完成線路制作，線路表面較為粗糙，對(duì)位不精準(zhǔn)。而且，多層陶瓷疊壓燒結(jié)工藝還有收縮比例的問(wèn)題，這使得其工藝解析度受到限制，LTCC陶瓷基板的推廣應(yīng)用受到極大挑戰(zhàn)。

5.HTCC

        此工藝由于很高的燒結(jié)溫度，使用者已經(jīng)極少，基本被LTCC代替。