原创 浅谈陶瓷基板的种类及应用

2021-4-25 11:19 924 0 1 分类: PCB
目前电子陶瓷百花齐放,下文由斯利通提供一些陶瓷基板的种类,性能,以及应用。
氧化铝陶瓷
目前应用最多,其优势在于:
热学特性:耐热性和导热性强
机械特性:强度和硬度高
其它特性:电绝缘性高、耐腐蚀性强,生物相容性高
成本相对其他电子陶瓷低。

(图片摘抄自京瓷)

主流应用市场LED,主要是白光,红外,vcsel。这类3-5W功率的光电类产品。氧化铝已其高于普通LED支架的性能(主要是散热),同时相对于其他陶瓷成本低的优势,疯狂收割此市场。另外有一部分传感器在使用,他们需要陶瓷的稳定性(耐腐蚀,使用寿命长,强度高),未来也会在传感器市场大放异彩。
氮化铝陶瓷
目前应用于高端电子产品,其优势在于:
热学特性:耐热性和导热性强(高于氧化铝)
其它特性:电绝缘性高、耐腐蚀性强
并且具有与硅(Si)相似的热膨胀系数

(图片摘抄自京瓷)

主流应用市场在大功率LED,电源模块和激光领域。相对于氧化铝,目前氮化铝也是主流的陶瓷电路板基板。但是目前只有大功率LED,如舞台灯,车灯,投射灯,UVled才会用到氮化铝。另外就是半导体激光器以及DC-DC电源模块。一个是这些产品的热管理需求比较高,需要高导热的基板帮助其散热,另外一个是目前这些产品芯片材料都是硅,芯片和氮化铝陶瓷的热膨胀系数更加接近,两者结合在热变形中,不会异变或者脱落,可以让芯片更好的使用。未来氮化铝的应用会越来越多,产品在越做越小的同时,功能越来越强大,对此基板的要求也会越来越高。而高导热是永远避不开的话题,氮化铝在目前看来,是性价比最高的基板。
氮化硅陶瓷
目前应用于电力电子模块,优势:高机械强度,韧性和导热性
氮化硅的成本高于氮化铝基板,导热系数在80以上。氮化硅主要应用在电力电子模块上,如IGBT模块,和车规模块,以及军工,航天航空模块上。主要是用它的高机械强度和韧性。目前因为这种电源模块电流过大,所要求的铜厚比较高(最起码是500um以上)。从现在我们做过的产品应用,氮化硅后续的应用要求铜厚也有低的(一些要求电流不高的IGBT模块)
碳化硅陶瓷
优势:在高达1400℃的温度下,碳化硅甚至仍能保持其强度。
这种材料的明显特点在于导热和电气半导体的导电性极高。
因其化学和物理稳定性,碳化硅的硬度和耐腐蚀性均较高。

(图片摘抄自京瓷)

碳化硅也叫金刚石,也可以说是钻石。只是成分比例不同。耐高温极其之高,1000℃以上绝对没问题。但是成本过高。未来在激光领域应该也会铺开应用(也许现在也有了)。激光领域的工作温度非常高。
另外还有很多如氧化铍,氧化锆增韧氧化铝。但是无论如何电子陶瓷电路板的市场会越来越好,在5G日益发展的状态下,物联网以及科技的日新月异,对智能设备等电子产品会要求越来越高,相对应电路板的要求越来越高,而陶瓷材料的出现应运而生,目前状态下可以很好地满足当下市场需求。当然,未来也许有更好的材料,谁知道呢?

作者: 斯利通, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3876914.html

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curton 2021-4-27 12:26

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