陶瓷基板，是以電子陶瓷為基礎(chǔ)，對電路元件形成一個(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。

典型優(yōu)勢

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。

無污染、無公害：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。

廣泛的應(yīng)用

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、航天航空組件、太陽能電池板組件、電訊專用交換機(jī)、接收系統(tǒng)、激光等工業(yè)領(lǐng)域。

主要材料分類

目前，陶瓷基板的材料主要分為氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅幾種等。

1

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。氧化鋁陶瓷基板價(jià)格低廉，應(yīng)用范圍最廣。

不過，氧化鋁陶瓷基板的導(dǎo)熱性能相對較弱，在一些對散熱要求極高的應(yīng)用場景中，會(huì)受到一定限制。

2

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。

氮化鋁陶瓷基板因?yàn)樯a(chǎn)成本相對較高，限制了其在一些對成本敏感的應(yīng)用中的大規(guī)模使用。

目前氮化鋁陶瓷基板主要應(yīng)用于大功率 LED 照明、IGBT模塊、光通信與激光、航空航天領(lǐng)域。

應(yīng)用對比

氧化鋁陶瓷基板在成本和機(jī)械強(qiáng)度方面有優(yōu)勢，常用于對散熱要求不太高、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。

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，常用于高功率電子器件、高頻通信設(shè)備、LED 照明等對散熱和高頻性能要求較高的領(lǐng)域。

3

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。

4

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。

在新能源汽車的功率模塊中，使用碳化硅陶瓷基板可以提高模塊的散熱效率，從而提升車輛的續(xù)航里程和性能；在航空航天領(lǐng)域，其耐高溫和高可靠性的特點(diǎn)能夠滿足極端環(huán)境下的電子設(shè)備需求。

應(yīng)用對比

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)，適用于對可靠性要求高的特殊環(huán)境。

兩者的生產(chǎn)成本都相對較高，但由于碳化硅陶瓷基板的制備工藝相對復(fù)雜，其成本通常高于氮化硅陶瓷基板。

陶瓷基板切割

陶瓷基板切割常用整體型金剛石刀片，樹脂軟刀、金屬軟刀、電鍍軟刀都可使用，具體應(yīng)用刀型要根據(jù)材料情況區(qū)分，且要考慮表面金屬對切割品質(zhì)的影響。具體切割方案歡迎咨詢西斯特軟刀應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。