陶瓷基板都有哪些材料可以選擇呢

電力電子、電子封裝、混合微電子和多芯片模塊廣泛應(yīng)用陶瓷基板，主要是因?yàn)樘沾苫鍍?yōu)越的導(dǎo)電性、氣密性、絕緣性性能。今天要分享陶瓷基板都有哪些材料可以選擇，以及陶瓷基板導(dǎo)熱材料的發(fā)展。

一，過去用樹脂基板現(xiàn)在用陶瓷基板有何區(qū)別

      環(huán)氧樹脂基板，由于其良好的經(jīng)濟(jì)性，在整個(gè)電子市場上仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，但許多特殊領(lǐng)域如高溫、線膨脹系數(shù)不匹配、氣密性、穩(wěn)定性、力學(xué)性能等顯然不適合，即使在環(huán)氧樹脂中加入大量的有機(jī)溴化物，也無濟(jì)于事。

陶瓷材料基板，導(dǎo)熱性強(qiáng)，是樹脂基板導(dǎo)熱性能的10倍甚至百倍，陶瓷材料的氣密性非常好，另外陶瓷基板絕緣性也非常高，不需要在添加絕緣層，除了費(fèi)用貴一些，其他性能都挺好。

 二，陶瓷基板可以選擇的陶瓷材料

       1.氮化鋁（AIN）

       氮化鋁有兩個(gè)重要的性質(zhì)值得注意:一是高熱導(dǎo)率，二是與硅匹配的膨脹系數(shù)。缺點(diǎn)是即使表面有很薄的氧化層，也會(huì)影響導(dǎo)熱性能。只有嚴(yán)格控制材料和工藝，才能制造出一致性好的氮化鋁基板。目前，我國大規(guī)模氮化鋁生產(chǎn)技術(shù)還不成熟。AlN相對于Al2O3的價(jià)格要高很多，這也是制約其發(fā)展的瓶頸?；谝陨显?，可以知道氧化鋁陶瓷由于其優(yōu)越的綜合性能，在微電子、電力電子、混合微電子、功率模塊等領(lǐng)域仍處于主導(dǎo)地位。

        2,氧化鋁（Al2O3）

        到目前為止，氧化鋁基板是電子工業(yè)中常用的基板材料，因?yàn)榕c大多數(shù)其他氧化物陶瓷在機(jī)械、熱學(xué)和電學(xué)性能上相比，它具有較高的強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，并且原料來源豐富，適合各種技術(shù)制造和不同形狀。

       3，BeO（氧化鈹）

　    導(dǎo)熱系數(shù)比鋁高，用在需要高導(dǎo)熱系數(shù)的地方。但當(dāng)溫度超過300℃時(shí)，下降很快。重要的是它的毒性限制了它的發(fā)展。

       4，氮化硅（Si3N4）

       斷裂韌性高、耐熱沖擊性強(qiáng)的材料，近年來常被用作模具的替代材料。耐熱沖擊性高溫機(jī)械強(qiáng)度耐磨耗性耐腐蝕性電絕緣性高韌性。氮化硅陶瓷基板，機(jī)械性強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損，在汽車減震器、發(fā)動(dòng)機(jī)、車用IGBT等產(chǎn)品，以及交通軌道、航天航空等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

   5，碳化硅（SIC）

   碳化硅覆銅陶瓷基板本質(zhì)是一種硅材料，碳化硅有這優(yōu)越的導(dǎo)熱率，決定了其高電流密度的特點(diǎn)。較高的禁帶寬度又決定了碳化硅（SiC）陶瓷線路板的的高擊穿場強(qiáng)和高工作溫度。要的核心優(yōu)勢是耐高溫、耐高壓、耐磨損、低損耗、高頻率工作。因此用于高散熱、高導(dǎo)熱、大電流、大電壓、需要高頻率運(yùn)作的產(chǎn)品方面，有這不可估量的用途。

 6，鋁碳化硅基板（AlSiC）

鋁碳化硅基板（AlSiC）是鋁基碳化硅顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的簡稱，又稱碳化硅鋁或鋁硅碳，在軌道機(jī)車、飛機(jī)、半導(dǎo)體IGBT器件、軍工等產(chǎn)品領(lǐng)域被應(yīng)用。     

鋁碳化硅基板（AlSiC）核心優(yōu)勢：

1，AlSiC具有高導(dǎo)熱率（170～200W/mK），僅次金剛石陶瓷基板

2，AlSiC的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體芯片和陶瓷基片實(shí)現(xiàn)良好的匹配，可調(diào)的熱膨脹系數(shù)（6.5～9.5×10-6/K）能夠防止疲勞失效的產(chǎn)生，甚至可以將功率芯片直接安裝到AlSiC底板上；

3，鋁碳化硅基板重量輕，硬度強(qiáng)，抗彎強(qiáng)度高、抗震效果好。在惡劣環(huán)境下的首選材料。

4，鋁碳化硅基板（AI/SiC）由于具有原料成本低、導(dǎo)熱高、密度低、可塑性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到人們的關(guān)注。SiC 顆粒的熱膨脹系數(shù)與LED芯片襯底的熱膨脹系數(shù)相近，且彈性模量高，密度較??；同時(shí)鋁的高導(dǎo)熱、低密度、低成本和易加工等特點(diǎn)，使其用作基板材料時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

7，藍(lán)寶石陶瓷基板

藍(lán)寶石是具有六方（菱面體）晶體結(jié)構(gòu)的單晶Al2O3，藍(lán)寶石具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和光學(xué)特性組合。它是一種極具商業(yè)價(jià)值的高價(jià)值材料，同時(shí)它是迄今為止最堅(jiān)固、最堅(jiān)韌、抗熱沖擊和耐化學(xué)腐蝕的材料。

藍(lán)寶石具有出色的電絕緣性、透明度、良好的導(dǎo)熱性和高剛性特性，因此它是一種理想的基板材料。用于LED和微電子電路、超高速集成電路，它用于生長III-V 或 II-VI 化合物半導(dǎo)體。R面或M面用于生長非極性/半極性面外延層，有助于提高發(fā)光效率。混合微電子、微電子IC應(yīng)用使用藍(lán)寶石襯底，穩(wěn)定的介電常數(shù)和低介電損耗使其可用于混合微電子產(chǎn)品。

8，金剛石陶瓷基板

金剛石表現(xiàn)出優(yōu)異的散熱特性，其熱導(dǎo)率最高可達(dá)2000W/(K·m)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AIN和Cu。通常做成金剛石熱沉基板，夠均勻迅速的沿?zé)岢帘砻鏀U(kuò)散；另一方面將熱量沿?zé)岢链怪狈较蜓杆賹?dǎo)出，可有效降低熱阻，即使在大電流條件下，亦可明顯改善半導(dǎo)體激光器散熱問題，提高半導(dǎo)體激光器輸出特性。但是金剛石在作為激光器熱沉?xí)r，需要解決其表面光潔度、金屬化及切割等技術(shù)難題，否則因?yàn)楸砻娲植诙斐蓸O高的接觸電阻，將會(huì)讓金剛石熱沉的散熱優(yōu)勢無法發(fā)揮。需要采用高效精密的加工方法，將金剛石熱沉片表面粗糙度從數(shù)十微米級(jí)別降低至1nm以下。

以上是小編分享是8種陶瓷基板材料以及各自的特點(diǎn)，企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)可以根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，選擇不同的陶瓷基板材料加工成陶瓷覆銅板、陶瓷電路板等，應(yīng)用到最終封裝產(chǎn)品上面。更多陶瓷基板相關(guān)問題可以咨詢金瑞欣特種電路。