玻璃与金属芯基板
发布时间:2011/8/24 15:21:02 访问次数:2155
(一) 玻璃基板 NCP3063BDR2G
近年来，随着IT产业的迅猛发展，液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)等平板显示产业发展很快。平板显示器由于具有体积小、重量轻、能耗低、图像精确等特点，广泛应用于高清电视机、计算机、电子书和便携式终端等产品。生产平板显示器所需的基础材料为玻璃基板( motherglass)，已成为极有发展前景的一种电子基板。
1．LCD用玻璃基板
液晶显示(liquid crystal display，LCD)的显像基本原理，是置于两片导电玻璃之间的液晶材料，在电场信号驱动下，引起液晶分子扭曲向列的效应，产生朗暗效果而将影像显示出来；加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。这两片玻璃就是组成LCD的关键部件一一玻璃基板。
当前广泛使用的TFT-LCD面板的玻璃基板结构，是由构成TFT-LCD面板的两片素玻璃（分前基板和后基板）中间夹一层液晶构成的。前基板（上层玻璃）覆有偏色膜、滤色膜，形成彩色滤光片(color filter)，而后基板（下层玻璃）则有薄膜晶体管TFT、绝缘膜、蒸镀形成的以掺锡氧化铟为主的透明导电薄膜等电路图形。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，借以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素( pixel)的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个像素( pixel)各包含红蓝绿三种颜色，这些发出红蓝绿色彩的像素便构成了面板上的影像画面。
图4.4.19所示为液晶显示器用带有薄膜三极管(thin film transistor，TFT)的玻璃基板结构示意图。除导体布线及绝缘膜之外，还设有液晶材料、透明导电膜、TFT、滤色器等许多高功能组件。
玻璃基板一般采用硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、磷酸盐玻璃等。对于TFT应用来说，特别要求采用无碱金属离子玻璃、低碱金属离子玻璃和低热膨胀系数酌合成石英玻璃等。
2．PDP玻璃基板
PDP显示器由于容易实现大画面（对角线lOOcm以上）显示，自发光、视角大、响应快，具有存储特性、彩色丰富（与CRT相当）等优点，在大尺寸平板显示中具有优势，与LCD共同成为当前平板显示的主流产品。
(1) PDP玻璃基板结构
PDP的基板也是由两块玻璃基板构成的，对于视者来说，前面的玻璃基板称为前基板，后面的称为后基板。通过PDP专门制造工艺，在玻璃基板上形成各种各样的功能层。一般情况下，需要在前玻璃基板上形成透明电极、汇流电极、透明介电质层、保护层和封接层；在后玻璃基板上形成电极（数据电极或选址电极）、障壁（隔断）、荧光体、封接层等。这两个玻璃基板贴合在一起，中间封人气体就构成PDP面板的主体结构，如图4.4.20所示。
PDP玻璃基板采用苏打石灰这种普通平板窗玻璃。
(2) PDP玻璃基板的特性
①表面精度要求高，需进行表面研磨；
②良好的热稳定性，高的玻璃应变点；
③无内应力，将玻璃加热到低于转变温度T。附近某一温度进行退火处理；
④玻璃基板的膨胀系数必须与显示介质荧光材料相匹配。
3．OLED玻璃基板
有机电致发光二极管(OLED)是一种全新的显示技术，其显示质量可与薄膜晶体管有源驱动液晶显示器(TFT-LCD)相比拟，而价格远比其低廉，它将对广泛使用的LCD技术发起挑战，部分OLED显示屏已经实现产品化。
OLED显示器有两种封装形式，一种是在玻璃基板上制作电极和各有机功能工作层，对这类器件进行的封装一般是给器件加
一个玻璃或金属盖板，并将基板和盖板用环氧树脂粘接，如图4.4.21(a)所示；另一种是在基板和各功能层上制作单层或多层薄膜，以阻挡水、氧等成分的渗透，如图4.4.21(b)所示。
由于OLED可由柔性高分子材料制成，因而可以使用柔性的聚合物基板取代玻璃基板而实现柔性显示器特性。柔性OLED显示器同样可采用上述封装形式，只是在图4.4.21(a)中使用柔性的聚合物的盖板。
由于柔性是OLED显示器的重要特性，因而使用柔性的聚合物基板成为显示行业的研究热点。
(二)大功率封装基板——金属芯基板
随着电子设备微小型化，印制电路板上安装元器件的密度增大，印制电路板单位面积上的元器件的功耗增大。如果不能及时散发热量，会使印制电路板上局部过热，导致电子元器件高温失效，因此散热问题成为电子设备高密度和小型化的重要课题。
金属芯基板又称金属基电路板，是由金属（常用金属板有铝板、钢板、铜板等）基板为底层或内芯，与常规基板材料复合而成。由于金属的良好散热作用，金属芯基板在大功率集成电路、电路模块封装和功率电路组装中得到广泛应用。
由于基板中金属芯结构不同，实际应用中有两种金属芯基板。
1．绝缘金属基板
绝缘金属基板具有较佳的热耗散特性，尺寸稳定。它可直接外接散热装置，且热阻小、塑性好，能进行剪切冲机械加工，同时还能与传统的电镀工艺相容。
绝缘金属基板是由金属板、环氧玻璃布层及铜箔构成。常用的绝缘金属基板主要有绝缘铝基板（又称铝基敷铜板）和绝缘铜基板（又称铜基敷铜板）。绝缘钼墓板所用的金属板通常是1.5mm的纯铝板，绝缘铜基板所用的金属板通常是1.5mm的黄铜板或紫铜板，环氧树脂作为绝缘层和胶黏剂，与35μm铜箔导电层一起热压而成。绝缘铝基板的结构如图4.4.22所示。
2．金属夹芯基板
金属夹芯基板是指用金属芯基材制成的基板。其优点是：散热性能好、有电磁屏蔽特性、基板强度高，主要用做混合集成电路和发热元件的基板。夹芯金属材料开始是铝、铝合金、铜、钢材等，后来又开发出具有较高的热传导性和低膨胀系数的铜一殷钢一铜复合材料。用铜一殷钢一铜制造的金属芯印制电路板，不仅具有高的导热性，而且其板面X和y方向的热膨胀系数可以和无引脚陶瓷芯片载体(LCCC)的热膨胀系数相一致，可应用于高可靠性、高组装密度、高功率、高性能的军用电子设备中。金属芯印制电路板的结构如图4.4.23所示。
采用金属芯印制电路板能较好地解决印制电路板的热设计、热匹配等问题，以满足印制电路板上功率元器件的散热、熟匹配及电磁屏蔽等要求。
3．金属芯基板的特点与应用
(1)金属芯基板的特点
①散热性能好由于金属的良好导热性能，金属芯电路板散热效果是普通板的4～5倍；
②机械性能好可制造大尺寸、高稳定性和平整度电路板，可承载超重的元器件；
③电磁波屏蔽性金属芯可以充当屏蔽板，起到屏蔽电磁波的作用。
(2)金属芯电路板的应用
①电力电子产品，例如IGBT模块、开关电源模块；
②工作环境严酷的领域，例如汽车电子；
③大功率混合集成电路与模块，例如功率放大器；
④大功率LED照明。
(一) 玻璃基板 NCP3063BDR2G
近年来，随着IT产业的迅猛发展，液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)等平板显示产业发展很快。平板显示器由于具有体积小、重量轻、能耗低、图像精确等特点，广泛应用于高清电视机、计算机、电子书和便携式终端等产品。生产平板显示器所需的基础材料为玻璃基板( motherglass)，已成为极有发展前景的一种电子基板。
1．LCD用玻璃基板
液晶显示(liquid crystal display，LCD)的显像基本原理，是置于两片导电玻璃之间的液晶材料，在电场信号驱动下，引起液晶分子扭曲向列的效应，产生朗暗效果而将影像显示出来；加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。这两片玻璃就是组成LCD的关键部件一一玻璃基板。
当前广泛使用的TFT-LCD面板的玻璃基板结构，是由构成TFT-LCD面板的两片素玻璃（分前基板和后基板）中间夹一层液晶构成的。前基板（上层玻璃）覆有偏色膜、滤色膜，形成彩色滤光片(color filter)，而后基板（下层玻璃）则有薄膜晶体管TFT、绝缘膜、蒸镀形成的以掺锡氧化铟为主的透明导电薄膜等电路图形。当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，借以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素( pixel)的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个像素( pixel)各包含红蓝绿三种颜色，这些发出红蓝绿色彩的像素便构成了面板上的影像画面。
图4.4.19所示为液晶显示器用带有薄膜三极管(thin film transistor，TFT)的玻璃基板结构示意图。除导体布线及绝缘膜之外，还设有液晶材料、透明导电膜、TFT、滤色器等许多高功能组件。
玻璃基板一般采用硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、磷酸盐玻璃等。对于TFT应用来说，特别要求采用无碱金属离子玻璃、低碱金属离子玻璃和低热膨胀系数酌合成石英玻璃等。
2．PDP玻璃基板
PDP显示器由于容易实现大画面（对角线lOOcm以上）显示，自发光、视角大、响应快，具有存储特性、彩色丰富（与CRT相当）等优点，在大尺寸平板显示中具有优势，与LCD共同成为当前平板显示的主流产品。
(1) PDP玻璃基板结构
PDP的基板也是由两块玻璃基板构成的，对于视者来说，前面的玻璃基板称为前基板，后面的称为后基板。通过PDP专门制造工艺，在玻璃基板上形成各种各样的功能层。一般情况下，需要在前玻璃基板上形成透明电极、汇流电极、透明介电质层、保护层和封接层；在后玻璃基板上形成电极（数据电极或选址电极）、障壁（隔断）、荧光体、封接层等。这两个玻璃基板贴合在一起，中间封人气体就构成PDP面板的主体结构，如图4.4.20所示。
PDP玻璃基板采用苏打石灰这种普通平板窗玻璃。
(2) PDP玻璃基板的特性
①表面精度要求高，需进行表面研磨；
②良好的热稳定性，高的玻璃应变点；
③无内应力，将玻璃加热到低于转变温度T。附近某一温度进行退火处理；
④玻璃基板的膨胀系数必须与显示介质荧光材料相匹配。
3．OLED玻璃基板
有机电致发光二极管(OLED)是一种全新的显示技术，其显示质量可与薄膜晶体管有源驱动液晶显示器(TFT-LCD)相比拟，而价格远比其低廉，它将对广泛使用的LCD技术发起挑战，部分OLED显示屏已经实现产品化。
OLED显示器有两种封装形式，一种是在玻璃基板上制作电极和各有机功能工作层，对这类器件进行的封装一般是给器件加
一个玻璃或金属盖板，并将基板和盖板用环氧树脂粘接，如图4.4.21(a)所示；另一种是在基板和各功能层上制作单层或多层薄膜，以阻挡水、氧等成分的渗透，如图4.4.21(b)所示。
由于OLED可由柔性高分子材料制成，因而可以使用柔性的聚合物基板取代玻璃基板而实现柔性显示器特性。柔性OLED显示器同样可采用上述封装形式，只是在图4.4.21(a)中使用柔性的聚合物的盖板。
由于柔性是OLED显示器的重要特性，因而使用柔性的聚合物基板成为显示行业的研究热点。
(二)大功率封装基板——金属芯基板
随着电子设备微小型化，印制电路板上安装元器件的密度增大，印制电路板单位面积上的元器件的功耗增大。如果不能及时散发热量，会使印制电路板上局部过热，导致电子元器件高温失效，因此散热问题成为电子设备高密度和小型化的重要课题。
金属芯基板又称金属基电路板，是由金属（常用金属板有铝板、钢板、铜板等）基板为底层或内芯，与常规基板材料复合而成。由于金属的良好散热作用，金属芯基板在大功率集成电路、电路模块封装和功率电路组装中得到广泛应用。
由于基板中金属芯结构不同，实际应用中有两种金属芯基板。
1．绝缘金属基板
绝缘金属基板具有较佳的热耗散特性，尺寸稳定。它可直接外接散热装置，且热阻小、塑性好，能进行剪切冲机械加工，同时还能与传统的电镀工艺相容。
绝缘金属基板是由金属板、环氧玻璃布层及铜箔构成。常用的绝缘金属基板主要有绝缘铝基板（又称铝基敷铜板）和绝缘铜基板（又称铜基敷铜板）。绝缘钼墓板所用的金属板通常是1.5mm的纯铝板，绝缘铜基板所用的金属板通常是1.5mm的黄铜板或紫铜板，环氧树脂作为绝缘层和胶黏剂，与35μm铜箔导电层一起热压而成。绝缘铝基板的结构如图4.4.22所示。
2．金属夹芯基板
金属夹芯基板是指用金属芯基材制成的基板。其优点是：散热性能好、有电磁屏蔽特性、基板强度高，主要用做混合集成电路和发热元件的基板。夹芯金属材料开始是铝、铝合金、铜、钢材等，后来又开发出具有较高的热传导性和低膨胀系数的铜一殷钢一铜复合材料。用铜一殷钢一铜制造的金属芯印制电路板，不仅具有高的导热性，而且其板面X和y方向的热膨胀系数可以和无引脚陶瓷芯片载体(LCCC)的热膨胀系数相一致，可应用于高可靠性、高组装密度、高功率、高性能的军用电子设备中。金属芯印制电路板的结构如图4.4.23所示。
采用金属芯印制电路板能较好地解决印制电路板的热设计、热匹配等问题，以满足印制电路板上功率元器件的散热、熟匹配及电磁屏蔽等要求。
3．金属芯基板的特点与应用
(1)金属芯基板的特点
①散热性能好由于金属的良好导热性能，金属芯电路板散热效果是普通板的4～5倍；
②机械性能好可制造大尺寸、高稳定性和平整度电路板，可承载超重的元器件；
③电磁波屏蔽性金属芯可以充当屏蔽板，起到屏蔽电磁波的作用。
(2)金属芯电路板的应用
①电力电子产品，例如IGBT模块、开关电源模块；
②工作环境严酷的领域，例如汽车电子；
③大功率混合集成电路与模块，例如功率放大器；
④大功率LED照明。
相关技术资料- 1-5电流的流通路径的改变称为换流
- 9-10集中拆焊法
- 8-24玻璃与金属芯基板
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