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为您的应用选择合适的陶瓷基板材料

2024-03-29

随着陶瓷工业的快速发展,陶瓷电路板广泛应用于半导体和电子封装领域,因为它比标准的 FR4 基 PCB 具有出色的导电性、低热膨胀和良好的绝缘性能。 正如您从我们的网站上看到的:陶瓷基板技术规格,市场上有各种各样的陶瓷基板材料,不同的材料具有不同的功能和特性。 在这里,我们将市场上的各种材料举例说明如下,供您在需要时选择最适合您设计的材料。

陶瓷基板.png

常见的陶瓷基板材料

现在市场上最常见的材料是氧化材料,它以其耐磨性和良好的强度而一直被用于汽车产品。

此外,还有一些氮化物和硅质可用于大功率产品。

为了快速浏览,我在这里列出如下:

  • 氧化铝(Al2O3)

  • 氮化铝(ALN)

  • 氧化铍(BeO)

  • 氮化硅(Si3N4)

  • 氧化锆(ZrO2)

  • 碳化硅(SiC)

不同基材的特性


氧化铝 (Al2O3)

氧化铝基板是一种纯白色基板,是电子工业中最常用的陶瓷基板材料,因为它在机械、热和电性能方面与大多数其他氧化物陶瓷相比具有高强度和化学稳定性,而且原材料来源丰富 材料适用于多种技术制造和不同的形状。 最常用的氧化铝是96%氧化铝和99.6%氧化铝。

  • 96%氧化铝可用于制造厚膜陶瓷电路,因为它具有优良的电绝缘性、机械强度、良好的导热性、化学耐久性和尺寸稳定性。 表面粗糙度一般为0.2~0.6μm,基材最高使用温度可达1600℃

  • 99.6%氧化铝是大多数薄膜电子基板应用的主要材料,常用于金属溅射、蒸发和化学气相沉积的电路生成。 99.6%氧化铝比96%氧化铝(表面粗糙度一般为0.08~0.1μm)纯度更高、晶粒更小、表面光洁度优异,应用时最高可承受1700℃的温度。

氧化铝 (Al2O3)

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氮化铝 (ALN)


目前,氮化铝凭借两个关键的优良性能赢得了公众的高度关注:一是高导热性。 氮化铝的热导率(170Wm.k)大幅增加,大约是 FR4 基板的 100-200 倍,而氧化铝仅提供 24W/m.K。

另一个特点是硅匹配的膨胀系数为4.7ppm/°C 20~300°C,这使其适用于高温等极端恶劣的环境。 缺点是即使是超薄的氧化层也会影响导热性。 只有严格控制材料和工艺,才能生产出一致性好的氮化铝基板。 这就是为什么氮化铝比氧化铝膨胀的原因。

从视觉上看,氮化铝呈灰白色,这使我们有机会很容易将其与氧化铝区分开来。

氮化铝 (ALN)

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氧化铍 (BeO)

氧化铍具有比氧化铝高的导热性,因此,它几乎用于需要高导热性的地方。 但当温度超过300°C时,它会迅速下降。 它不像氧化铝或氮化铝那样应用广泛,最重要的是它的毒性限制了它的发展。


氮化硅 (Si3N4)

氮化硅是一种断裂韧性高、耐热性强的材料,近年来常被用作模块的替代材料。 具有较强的机械性能、耐高温、耐腐蚀和耐磨性,广泛应用于汽车减震器、发动机,特别是汽车IGBT产品,以及交通轨道、航空航天等领域。


氧化锆 (ZrO2)

氧化锆因其卓越的强度、韧性、生物相容性、高疲劳性和耐磨性(氧化铝的 15 倍)而广受欢迎,使其成为牙科应用的最佳选择。


碳化硅 (SiC)

碳化硅陶瓷基板的本质是硅材料,其优越的导热性能决定了其高电流密度特性。

同时,更高的带隙宽度决定了碳化硅(SiC)陶瓷电路板更高的击穿场和更高的工作温度。

碳化硅的核心优势是耐高温、耐高压、耐磨、低损耗和高频工作。 因此多用于高散热、高导热、大电流、大电压、高频工作的产品。