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陶瓷基板，是以電子陶瓷為基礎(chǔ)，對(duì)電路元件及外貼切元件形成一個(gè)支撐底座的片狀材料。是新一代的通訊新能源汽車電子器件最受矚目的封裝材料，是實(shí)現(xiàn)高密度集成散熱的首選材料。
陶瓷基板具有以下特點(diǎn)：
機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)：形狀穩(wěn)定，具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)熱率。
結(jié)合力強(qiáng)：防腐蝕，具有極好的熱循環(huán)性能，可靠性高。
無(wú)污染、無(wú)公害：可刻蝕出各種圖形的結(jié)構(gòu)。
使用溫度寬：熱膨脹系數(shù)接近硅，與元件的熱膨脹系數(shù)相近。
陶瓷基板作為一種具有優(yōu)異性能的基板材料，在電子封裝、功率器件、高溫電子器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括大功率電力半導(dǎo)體模塊、半導(dǎo)體致冷器、電子加熱器、功率控制電路、功率混合電路、智能功率組件、高頻開關(guān)電源、固態(tài)繼電器、汽車電子、航天航空及軍用電子組件、太陽(yáng)能電池板組件、電訊專用交換機(jī)、接收系統(tǒng)、激光等工業(yè)領(lǐng)域。
目前，陶瓷基板的主要材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅等。
?氧化鋁，氧化鋁因其高強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱性和電絕緣性能而成為最常用的基板材料。它還因其化學(xué)穩(wěn)定性和豐富性而脫穎而出。氧化鋁通常用于電路板等電子應(yīng)用，以及催化轉(zhuǎn)換器、高溫爐管和生物醫(yī)學(xué)植入物的生產(chǎn)。氧化鋁陶瓷基板價(jià)格低廉，應(yīng)用范圍最廣。不過(guò)，氧化鋁陶瓷基板的導(dǎo)熱性能相對(duì)較弱，在一些對(duì)散熱要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景中，會(huì)受到一定限制。
?氮化鋁，氮化鋁具有高導(dǎo)熱率，是氧化鋁陶瓷基板的數(shù)倍。這使得它在高功率電子器件的散熱方面表現(xiàn)出色，能夠有效地將熱量迅速傳導(dǎo)出去，保證電子器件的穩(wěn)定運(yùn)行。其絕緣性能良好，能夠提供可靠的電氣隔離，防止電路之間的短路和漏電。
氮化鋁陶瓷基板還具有與硅相接近的熱膨脹系數(shù)，這有助于減少在溫度變化時(shí)因熱膨脹差異而產(chǎn)生的應(yīng)力，提高封裝的可靠性和使用壽命。但氮化鋁陶瓷基板生產(chǎn)成本相對(duì)較高，限制了其在一些對(duì)成本敏感的應(yīng)用中的大規(guī)模使用。
目前氮化鋁陶瓷基板廣泛應(yīng)用于大功率 LED 照明、IGBT模塊、光通信與激光、航空航天和軍事等領(lǐng)域。
氧化鋁陶瓷基板在成本和機(jī)械強(qiáng)度方面有優(yōu)勢(shì)，常用于對(duì)散熱要求不太高、成本敏感的電子設(shè)備，如普通消費(fèi)電子產(chǎn)品、照明設(shè)備等。而氮化鋁陶瓷基板在導(dǎo)熱性能和熱匹配性方面表現(xiàn)更出色，廣泛應(yīng)用于高功率電子器件、高頻通信設(shè)備、LED 照明等對(duì)散熱和高頻性能要求較高的領(lǐng)域。
?氮化硅，氮化硅具有出色的機(jī)械性能，其強(qiáng)度高、硬度大，能夠承受較大的機(jī)械應(yīng)力。同時(shí)，它的熱膨脹系數(shù)低，熱導(dǎo)率較高，這使其在溫度變化的環(huán)境中表現(xiàn)穩(wěn)定，具備良好的抗熱震性能。在電學(xué)性能方面，氮化硅具有良好的絕緣性能和介電性能。然而氮化硅陶瓷基板面臨著生產(chǎn)成本較高，加工難度較大的挑戰(zhàn)。
目前氮化硅陶瓷基板主要應(yīng)用于軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域。
?碳化硅，碳化硅陶瓷基板具有高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等特性，可廣泛應(yīng)用于：
新能源汽車的功率模塊中，如電機(jī)控制器、車載充電器等，有助于提高系統(tǒng)的效率和可靠性。
光伏產(chǎn)業(yè)：用于太陽(yáng)能逆變器等設(shè)備，提高能源轉(zhuǎn)換效率。
工業(yè)電源：如變頻器、電焊機(jī)等，能夠承受惡劣的工作環(huán)境。
航空航天：由于其耐高溫和高強(qiáng)度的特性，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高要求的部件。
例如，在一款新型的電動(dòng)汽車中，采用碳化硅陶瓷基板的功率模塊能夠顯著提高車輛的加速性能和續(xù)航里程。
相比氮化硅陶瓷基板，碳化硅陶瓷基板在導(dǎo)熱性能方面占優(yōu)，適用于高功率、高溫的散熱場(chǎng)景；氮化硅陶瓷基板在機(jī)械強(qiáng)度和某些電學(xué)性能方面有特點(diǎn)，適用于對(duì)可靠性要求高的特殊環(huán)境。兩者的生產(chǎn)成本都相對(duì)較高，但由于碳化硅陶瓷基板的制備工藝相對(duì)復(fù)雜，其成本通常高于氮化硅陶瓷基板。
陶瓷基板切割要注意材料區(qū)分，且表面金屬會(huì)影響切割品質(zhì)，具體切割方案歡迎咨詢西斯特軟刀應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。