大功率器件散热离不开陶瓷基板

陶瓷基板制备工艺

流延成型技术是标准的湿法成型工艺，可一次性成型制备厚度范围在几十微米到毫米级别的陶瓷生坯，并通过进一步的层压、脱脂、烧结形成陶瓷基片，主要应用于电子基板、多层电容器、多层封装、压电陶瓷等。与传统的粉末冶金干法制备工艺相比，流延工艺制备出的陶瓷薄片均匀性好、通透性高，在要求比较高的集成电路 领域深受欢迎。陶瓷基板常用的成型方法主要以流延成型为主。

陶瓷材料的导热性影响因素

高导热性非金属固体通常具备以下４个条件：构成的原子要轻、原子间的结合力要强、晶格结构要单纯、晶格振动的对称性要高。陶瓷材料的导热性的影响因素：

（1）原料粉体，原料粉体的纯度、粒度、物相会对材料的热导率、力学性能产生重要影响。由于非金属的传热机制为声子传热，当晶格完整无缺陷时，声子的平均自由程越大，热导率越高，而晶格中的氧往往伴随着空位、位错等结构缺陷，显著地降低了声子的平均自由程，导致热导率降低；

（2）在烧结过程，添加的烧结助剂中可以与陶瓷粉体表面的原生氧化物发生反应，形成低熔点的共晶熔液，利用液相烧结机理实现致密化。然而，烧结助剂所形成的晶界相自身的热导率较低，对陶瓷热导率具有不利影响，特别地，如氮化硅陶瓷常用的Al2O3烧结助剂，在高温下会与氮化硅和其表面氧化物形成SiAlON固溶体，造成晶界附近的晶格发生畸变，对声子传热产生阻碍，从而大幅度降低氮化硅陶瓷的热导率。因此选用适合的烧结助剂，制定合理的配方体系是提升氮化硅热导率的关键途径.

陶瓷基板金属化

目前导热的陶瓷基板可分为HTCC（高温共烧多层陶瓷）、LTCC（低温共烧陶瓷）、DBC（直接键合铜陶瓷基板） 和DPC（直接镀铜陶瓷基板）、活性金属纤焊陶瓷基板（AMB）等几种形式，其特点如下。

对于大功率器件而言，基板除具备基本的机械支撑与电互连功能外，还要求具有高的导热性能。因为HTCC/LTCC的热导率较低，因此在高功率的器件以及IGBT模组的使用场景中散热基板目前主要以DBC、DPC、AMB三种金属化技术为主。