陶瓷基板的分析及应用

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

在电子芯片封装过程中，陶瓷基板主要起到机械支撑保护和电气互连（绝缘）的作用。随着芯片技术不断向小型化、高密度、多功能、高可靠性的方向发展，电子芯片的功率密度越来越大，散热问题也越来越严重。影响器件散热的因素很多，其中DPC陶瓷基板材料的选择也是一个关键环节。

陶瓷基板的分类

Al2O3、BeO、AlN

目前以氧化铝优势最为明显，其化学性能稳定，且原材料来源丰富，技术制造难度低。

BeO在温度超过300°后导热会迅速降低，且其毒性也限制了其发展。

AlN虽然有高的导热性和膨胀系数，但其表面的氧化层会影响其导热率，所以其技术还有待提升。

氧化铝陶瓷片是以AL2O3为主要原料，以稀有金属氧化物为熔剂，经一千七百度高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷。

Al2O3陶瓷：氧化铝含量高，结构比较致密，具有特殊的性能，故称为特种陶瓷。Al2O3.陶瓷材料是以氧离子构成的密排六方结构，而铝离子填充于三分之二的八面体间隙中，这是与天然刚玉相同稳定的α- Al2O3结构，因此陶瓷具有高熔点、高硬度，具有优良的耐磨性能。陶瓷贴片硬度≥HRA85，仅次于金刚石的硬度，而且表面光滑摩擦系数小，耐磨性能十分理想，尤其是在高温氧化性介质或腐蚀介质中，陶瓷贴片的材料较之其它金属材料性能优越得多。

陶瓷基板按结构和制造工艺可分为高温共烧多层陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板、厚膜陶瓷基板。

高温共烧陶瓷（HTCC）:高温共烧陶瓷基板的生产成本较高，其导热系数一般在20~200W/(m?℃)取决于陶瓷粉末的成分和纯度。

低温共烧陶瓷（LTCC）:低温共烧陶瓷基板在氧化铝粉中掺入质量分数为30%~30%的低熔点玻璃材料，具有良好导电性的金和银可用作电极和布线材料。

厚膜陶瓷基板（DBC）:厚膜陶瓷基板主要应用于对图形精度要求不高的电子封装中。

陶瓷面封装的产品具备的优点：

1、耐湿性好，不易产生微裂现象；

2、热冲击实验和温度循环实验后不产生损伤，机械强度高；

3、热膨胀系数小，热导率高；

4、绝缘性和气密性好，芯片和电路不受周围环境影响，更重要的是其气密性能满足高密封的高要求；

5、避光性好，能有效的遮蔽可见光及极好的反射红外线，还能满足光学相关产品的低反射要求。

陶瓷基板的主要应用

能陶瓷基板作为一种重要的材料，在电子、光电、能源等领域有着广泛的应用。它的优异性能和稳定性能，使其成为各种电子器件和光电器件的理想选择。

电力电子领域

在电子元器件制造中，陶瓷基板作为电路板的一种重要材料，用于承载和连接电子元件。它具有良好的绝缘性能、高热导率和低温膨胀系数，能够提供良好的机械支撑和电热性能，确保电子元器件的可靠工作。

在集成电路制造中，陶瓷基板可作为IC封装材料，提供良好的电气绝缘性能和热导率，保护集成电路的稳定运行。此外，陶瓷基板还广泛应用于电子陶瓷电容器、电感器、传感器等器件的制造中，以提供稳定性能和可靠性。

光电领域

在光纤通信中，陶瓷基板可作为光纤连接器的基座，用于固定和保护光纤，并提供良好的机械支撑和导热性能，确保光纤的传输质量。

在光电子器件制造中，陶瓷基板常用于制造光电子器件的封装和支撑结构，如光电二极管、光电传感器等，以提供良好的机械稳定性和电热性能。

在太阳能电池制造中，陶瓷基板也被广泛应用于电池的支撑和封装，以提供稳定的机械和电气性能。

新能源领域

在燃料电池制造中，陶瓷基板可作为电池的支撑和导电材料，具有良好的耐高温性能和电导率，保证燃料电池的稳定运行。

在能源储存器件制造中，陶瓷基板常用于制造超级电容器、钾离子电池等器件的封装和支撑结构，以提供良好的机械稳定性和导电性能。

陶瓷基板还被广泛应用于电动汽车的电池管理系统、电力变换器等关键部件的制造中，以提供稳定的机械和电热性。

随着科技的发展和应用需求的增加，相信陶瓷基板在未来会有更广阔的应用前景。