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陶瓷基板切割要注意材料分类
发布时间:2024-07-04 点击数:73


陶瓷基板,是以电子陶瓷为基础,对电路元件及外贴切元件形成一个支撑底座的片状材料。是新一代的通讯新能源汽车电子器件最受瞩目的封装材料,是实现高密度集成散热的首选材料。


陶瓷基板具有以下特点:

机械应力强:形状稳定,具有高强度和高导热率。

结合力强:防腐蚀,具有极好的热循环性能,可靠性高。

无污染、无公害:可刻蚀出各种图形的结构。

使用温度宽:热膨胀系数接近硅,与元件的热膨胀系数相近。


陶瓷基板作为一种具有优异性能的基板材料,在电子封装、功率器件、高温电子器件等领域有着广泛的应用,包括大功率电力半导体模块、半导体致冷器、电子加热器、功率控制电路、功率混合电路、智能功率组件、高频开关电源、固态继电器、汽车电子、航天航空及军用电子组件、太阳能电池板组件、电讯专用交换机、接收系统、激光等工业领域。


目前,陶瓷基板的主要材料包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅等。


•氧化铝,氧化铝因其高强度、良好的导热性和电绝缘性能而成为最常用的基板材料。它还因其化学稳定性和丰富性而脱颖而出。氧化铝通常用于电路板等电子应用,以及催化转换器、高温炉管和生物医学植入物的生产。氧化铝陶瓷基板价格低廉,应用范围最广。不过,氧化铝陶瓷基板的导热性能相对较弱,在一些对散热要求极高的应用场景中,会受到一定限制。


•氮化铝,氮化铝具有高导热率,是氧化铝陶瓷基板的数倍。这使得它在高功率电子器件的散热方面表现出色,能够有效地将热量迅速传导出去,保证电子器件的稳定运行。其绝缘性能良好,能够提供可靠的电气隔离,防止电路之间的短路和漏电。

氮化铝陶瓷基板还具有与硅相接近的热膨胀系数,这有助于减少在温度变化时因热膨胀差异而产生的应力,提高封装的可靠性和使用寿命。但氮化铝陶瓷基板生产成本相对较高,限制了其在一些对成本敏感的应用中的大规模使用。

目前氮化铝陶瓷基板广泛应用于大功率 LED 照明、IGBT模块、光通信与激光、航空航天和军事等领域。

氧化铝陶瓷基板在成本和机械强度方面有优势,常用于对散热要求不太高、成本敏感的电子设备,如普通消费电子产品、照明设备等。而氮化铝陶瓷基板在导热性能和热匹配性方面表现更出色,广泛应用于高功率电子器件、高频通信设备、LED 照明等对散热和高频性能要求较高的领域。


•氮化硅,氮化硅具有出色的机械性能,其强度高、硬度大,能够承受较大的机械应力。同时,它的热膨胀系数低,热导率较高,这使其在温度变化的环境中表现稳定,具备良好的抗热震性能。在电学性能方面,氮化硅具有良好的绝缘性能和介电性能。然而氮化硅陶瓷基板面临着生产成本较高,加工难度较大的挑战。

目前氮化硅陶瓷基板主要应用于轨道交通、智能电网、航空航天等领域。


•碳化硅,碳化硅陶瓷基板具有高导热性、高强度、耐高温、耐化学腐蚀等特性,可广泛应用于:

新能源汽车的功率模块中,如电机控制器、车载充电器等,有助于提高系统的效率和可靠性。

光伏产业:用于太阳能逆变器等设备,提高能源转换效率。

工业电源:如变频器、电焊机等,能够承受恶劣的工作环境。

航空航天:由于其耐高温和高强度的特性,适用于航空发动机等高要求的部件。

例如,在一款新型的电动汽车中,采用碳化硅陶瓷基板的功率模块能够显著提高车辆的加速性能和续航里程。

相比氮化硅陶瓷基板,碳化硅陶瓷基板在导热性能方面占优,适用于高功率、高温的散热场景;氮化硅陶瓷基板在机械强度和某些电学性能方面有特点,适用于对可靠性要求高的特殊环境。两者的生产成本都相对较高,但由于碳化硅陶瓷基板的制备工艺相对复杂,其成本通常高于氮化硅陶瓷基板。


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