中国超盛电子3D陶瓷电路板技术

**中国超盛电子3D陶瓷电路板技术
**（3D-CCB）是一种以陶瓷为绝缘基底，通过立体布线、通孔互联、腔体/围坝结构等三维设计，实现高密度、高功率、高可靠电子互连的先进封装载体，核心优势是
**高热导、耐高温、绝缘优、可立体集成**。
以下从**定义、材料、主流技术、性能、应用**完整说明。
一、基本定义与特点- **定义**：在氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、氮化硅（Si₃N₄）、氧化锆（ZrO₂）等陶瓷基底上，实现**垂直互联、多层堆叠、立体腔体、阶梯结构**的电路板，区别于传统2D平面陶瓷基板。-
**核心优势**   -
**热导率高**：AlN 150–260 W/(m·K)、Al₂O₃ 20–30 W/(m·K)，远高于FR-4（0.3–0.5）   -
**耐高温**：-50℃～850℃，适配SiC/GaN第三代半导体   -
**绝缘耐压高**、
**热膨胀匹配半导体**、**化学稳定、气密性好**   -
**3D立体集成**：减少引线、缩短路径、提升功率密度、缩小体积
二、核心材料体系-
**氧化铝（Al₂O₃，96%/99%）**   - 成本低、强度高、工艺成熟；导热20–30 W/(m·K)   -
适用：消费电子、汽车电子、中低功率模块- **氮化铝（AlN）**   - 高热导（150–260）、近Si热膨胀；价格较高   - 适用：5G、激光、大功率LED、新能源车IGBT- *
*氮化硅（Si₃N₄）、氧化锆（ZrO₂）、蓝宝石**   - 超高强度、抗热震、耐腐蚀；用于航空航天、极端环境
三、主流3D陶瓷电路板技术路线   
1. LTCC/HTCC 低温/高温共烧陶瓷（传统主流）-
**LTCC（低温共烧，850–900℃）**   - 流程：陶瓷生瓷带 → 打孔 → 填孔 → 印刷Ag/Pd/Cu → 层压 → 共烧 → 表面金属化   - 特点：多层立体、气密性好、射频优；线宽50–100μm、精度一般   - 应用：射频模块、传感器、汽车电子- **HTCC（高温共烧，1300–1600℃）**   - 高纯度Al₂O₃、W/Mo金属；耐高温、大功率、高可靠   - 应用：航空航天、军工、大功率器件
2. DPC/AMB 直接镀铜/活性金属钎焊（2D转3D）-
**DPC（Direct Plated Copper）
**   - 陶瓷 → 溅射Ti/Cu → 电镀厚铜 → 光刻蚀刻 → 通孔电镀   - 精度高（线宽20–50μm）、结合力强、导热好   -
3D化：
**激光打孔+通孔电镀+多层叠压**-
**AMB（Active Metal Braze）**   -
活性焊料（Ti+AgCu）在800–850℃钎焊厚铜（300–1000μm）   - 耐大电流、高热循环；适合大功率模块
3. 3D打印陶瓷电路板（新兴增材路线）-
**光固化SLA/DLP陶瓷3D打印**   - 陶瓷光敏浆料 → 光固化分层成型 → 脱脂 → 高温烧结（1450–1600℃）   - 可直接打印**腔体、围坝、异形流道、3D复杂结构**   - 精度：±10–30μm，致密度95–98%- **
EFD微3D打印（立式线路）**   - 牺牲涂层辅助电场驱动直写 → 银浆打印 → 烧结 → 去牺牲层   - **线宽7μm、高宽比2.3:1**，可在粗糙陶瓷上打印直立线路
4. 多层镀铜/立体成型（MPC/DMC）-
**MPC（多层镀铜）**：
陶瓷 → 激光盲孔/通孔 → 化学镀/电镀 → 图形化 → 多层堆叠-
**DMC（直接成型陶瓷围坝）
**：DPC基板+陶瓷浆料围坝 → 低温固化 → 金属化   - 腔体精度±30μm，适合气密封装
四、关键性能指标（典型）-
**热导率**：AlN 180–220、Al₂O₃ 25–28 W/(m·K)-
**线宽/线距**：DPC 20–50μm、LTCC 50–100μm、3D打印 7–50μm-
**耐温**：-50～850℃（依材料）- **绝缘电阻**：>10¹⁴ Ω·cm-
**结合强度**：DPC/AMB >15–30 MPa-
**热循环**：-40～125℃ / 1000次无失效
五、典型工艺流程（以3D打印+DPC为例）
1. **陶瓷基底制备**：干压/流延/SLA打印 → 1500–1600℃烧结
2. **3D结构加工**：
激光打孔、开槽、腔体、深孔
3. **金属化**：溅射/化学镀 → 电镀铜（10–100μm）
4. **图形化**：光刻+蚀刻（DPC）或3D直写打印
5. **多层互联**：通孔填充、层间压合/共烧
6. **表面处理**：Ni/Au、Ni/Pd/Au、OSP防氧化
7. **测试**：阻值、耐压、热阻、附着力、气密性
六、主要应用领域-
**5G/6G通信**：射频功放、毫米波模块、滤波器、天线基板-
**新能源汽车**：IGBT/SiC功率模块、OBC、MCU、传感器-
**大功率LED/激光**：光通信TOSA/ROSA、激光雷达、UV LED- *
*航空航天/军工**：耐高温、抗辐照、高可靠电子-
**第三代半导体**：SiC/GaN电力电子、快充、服务器电源-
**医疗/传感**：高温传感器、微流控、植入电子
七、技术趋势
. **高精度3D打印**：线宽<10μm、高宽比>
2、一体化立体结构
2. **低热阻共烧**：陶瓷-金属收缩匹配、共烧温度降至1400–1450℃
3. **超薄/超大**：厚度0.1–0.3mm、大尺寸6–12英寸
4. **多功能集成**：嵌入式电阻/电容/电感、散热流道、屏蔽腔---
总结3D陶瓷电路板是**高功率、高频、高温、高密度**电子的核心载体。**LTCC/HTCC**成熟稳定，**DPC/AMB**高热导高精度，**3D打印**是下一代定制化、复杂结构的主流方向。整体向**更高精度、更高热导、更立体集成、更低成本**发展。