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电子元器件市场上陶瓷电路板究竟有什么好?

 时间:2022-02-14     浏览:1381     分享

一、电子设备上为什么要用陶瓷电路板

普通PCB通常由铜箔与基板粘合而成,因为基板材料多为玻璃纤维(FR-4)、酚醛树脂(FR-3)等材料,粘合剂通常为酚醛、环氧树脂等。PCB加工过程中,由于热应力、化学因素、生产工艺不当等原因,或者由于设计过程中两侧铺铜不对称,很容易造成PCB板不同程度的翘曲。

 

而另一种陶瓷电路板——为陶瓷基板,由于散热性能、载流量、绝缘性、热膨胀系数等,都比普通玻璃纤维PCB板好很多,因此被广泛应用于大功率电力电子模块、航空航天、军工电子等产品。

 

铜箔和陶瓷基板使用粘合剂与普通PCB粘合在一起,陶瓷电路板通过在低温环境下将铜箔和陶瓷基板粘合在一起,结合力很强,铜箔不会脱落、可靠性高,在高温高湿环境下性能稳定。

 

二、陶瓷电路板的主要材料

1. 氧化铝(AI2O3

氧化铝是陶瓷基板中最常用的基板材料,因为与大多数其他氧化物陶瓷相比,它在机械、热学和电学性能方面具有较高的强化和化学稳定性,并且原材料来源丰富,适用于各种技术。制造和不同的形状,按氧化铝(AI2O3)的百分比可分为:75瓷、96瓷、99瓷等。氧化铝的含量不同,其电性能几乎不受影响,但其力学性能和热导率差别很大。低纯度基板具有较多的玻璃相和较大的表面粗糙度,陶瓷电路板基板纯度越高、越光滑、越致密,介电损耗越低,但价格也越高。

 

2. 氮化铝(AIN

氮化铝陶瓷是以氮化铝粉末为主要晶相的陶瓷,与氧化铝陶瓷基板相比,具有更高的绝缘电阻、更高的绝缘耐压和更低的介电常数其热导率是Al2O37-10倍,其热膨胀系数(CTE)与硅片大致匹配,是大功率半导体芯片必不可少的。在生产过程中,AlN的热导率受残留氧杂质含量的影响很大,降低氧含量可以显着提高热导率。目前技术生产水平的导热系数达到170W/(m·K)以上已不再是问题。

 

基于以上原因可知,氧化铝陶瓷以其优越的综合性能在微电子、电力电子、混合微电子、功率模块等领域仍处于领先地位。

 

对比市面上相同尺寸(100mm×100mm×1mm)不同材质的陶瓷基板价格:96%氧化铝9.5元、99%氧化铝18元、氮化铝150元、氧化铍650. 可以看出基板的价格差距也比较大。

 

三、陶瓷电路板的优势

1.载流能力大,100A电流连续通过1mm0.3mm厚的铜体,温升17℃左右;100A电流连续通过2mm0.3mm厚的铜体,温升仅5℃左右;

2.散热性能好,热膨胀系数低,形状稳定,不易变形翘曲。

3.绝缘性好,耐高压,确保人身和设备安全。

4.贴合力强,采用贴合技术,铜箔不会脱落。

5.高可靠性,高温高湿环境下性能稳定。

 

四、陶瓷电路板的使用

1. 大功率电力电子模块、太阳能电池板组件等。

2. 高频开关电源、固态继电器

3. 汽车电子、航空航天、军工电子

4. 大功率LED照明产品

5. 通讯天线、汽车点火