陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的非常工艺板。所制成的超薄复合基板具备优秀电绝缘功能，高导热特点，优秀的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板相同能刻蚀出种种图形，具备很大的载流才能。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路组织技艺和互连技艺的根本材料。

丰田普锐斯初代的igbt裸片加陶瓷基板底部水冷散热计划

陶瓷基板产品的问世，开启了散热袭用行业的新进展，由于陶瓷基板散热特点，加之陶瓷基板具备高散热、低热阻、寿命长、耐电压等益处，跟着临盆技艺、装备的改进，产品价钱加快公道化，从而扩充了LED资产的袭用畛域，如家电产品的差遣灯、汽车车灯、路灯及户外大型看板等。陶瓷基板的开采胜利，为室内照明和户外亮化产品供给了更佳的效劳，使LED资产来日的商场畛域更为广阔。

特点◆呆板应力强，形态褂讪；高强度、高导热率、高绝缘性；结协力强，防腐化。◆较好的热轮回功能，轮回次数达5万次，靠得住性高。◆与PCB板(或IMS基片)相同可刻蚀出种种图形的组织；无浑浊、无公害。◆操纵温度宽-55℃～℃；热膨胀系数热诚硅，简化功率模块的临盆工艺。

品种一、按材料来分1、氧化铝(Al2O3)氧化铝基板是电子产业中最罕用的基板材料，由于在呆板、热、电功能上相对于大大都其余氧化物陶瓷，强度及化学褂讪性高，且资料来历充盈，合用于种种种种的技艺创造以及不同的形态。斯利通氧化铝基板曾经能够停止三维定制。

2、氧化铍(BeO)具备比金属铝还高的热导率，袭用于须要高热导的场所，但温度超越℃后疾速下降，最紧急的是由于其毒性束缚了本身的进展。

氧化铍陶瓷因此氧化铍为紧要成份的陶瓷。紧要用做大范围集成电路基板，大功率气体激光管，晶体管的散热片外壳，微波输出窗和中子加速剂等材料。

纯氧化铍(BeO)属立方晶系，其密度3.03g/cm3。熔点℃，具备很高的导热性，险些与紫铜纯铝相等，导热系数λ为-W/(m.K)，尚有很好的抗热震性。其介电常数6～7（0.1MHz)。介质耗费角正切值约为4×10-4(0.1GHz)。最大瑕玷是粉末有剧毒性，且使来往伤口难于愈合。以氧化铍粉末为资料介入氧化铝等配料经高温烧结而成。创造这类陶瓷须要优异的防备法子。氧化铍在含有水气的高温介质中，蒸发性会升高，℃开端蒸发，并随温度抬高蒸发量增大，这就给临盆带来艰巨，有些国度已不临盆。但成品功能优秀，虽价钱较高，仍有相当大的须要量。

3、氮化铝(AlN)AlN有两个格外紧急的功能值得留心：一个是高的热导率，一个是与Si相般配的膨胀系数。瑕玷是纵然在表面有格外薄的氧化层也会对热导率产生影响，惟有对材料和工艺停止严酷操纵才干创造出一致性较好的AlN基板。AlN临盆技艺国内像斯利通如此能大范围临盆的少之又少，相对于Al2O3，AlN价钱相对偏高很多，这个也是限制其进展的小瓶颈。不过跟着经济的提拔，技艺的进级，这类瓶颈终会消散。归纳以上原由，能够领会，氧化铝陶瓷由于较量优胜的归纳功能，在微电子、功率电子、搀杂微电子、功率模块等畛域仍旧处于主宰身分而被洪量袭用。

AlN最高可褂讪到2℃。室温强度高，且强度随温度的抬高低降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是优异的耐热冲锋材料。抗熔融金属腐蚀的才能强，是熔铸纯铁、铝或铝合金愿望的坩埚材料。氮化铝仍旧电绝缘体，介电功能优异，用做电器元件也很有渴望。砷化镓表面的氮化铝涂层，能掩护它在退火时免受离子的注入。氮化铝仍旧由六方氮化硼动弹成立方氮化硼的催化剂。室温下与水迟缓反映.可由铝粉在氨或氮氛围中~℃合成，产品为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2编制在~℃反映合成，产品为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相悖映制得.涂层可由AlCl3-NH3编制经过气相堆积法合成。

4.氮化硅(Si3N4)

罗杰斯公司于年推出了新款curamik?系列氮化硅(Si3N4)陶瓷基板。由于氮化硅的呆板强度比其余陶瓷高，因此新款curamik?基板能够协助计算者在严酷的做事处境以及HEV/EV和其余可更生动力袭用前提下实行相当紧急的龟龄命。

采取氮化硅制成的新款陶瓷基板的挠曲强度比采取Al2O3和AlN制成的基板高。Si3N4的断裂韧性以至超越了氧化锆搀杂陶瓷。

时至昔日，功率模块内操纵的覆铜陶瓷基板的靠得住性一贯受制于陶瓷较低的挠曲强度，尔后者会下降热轮回才能。对于那些调整了极其热和呆板应力的袭用（比如搀杂动力汽车和电动汽车(HEV/EV)而言，现在罕用的陶瓷基板不是最好取舍。基板（陶瓷）和导体（铜）的热膨胀系数存在很大不同，会在热轮回期间对键合区产生压力，从而下降靠得住性。在往年的PCIM展上罗杰斯公司推出的该款curamik?系列氮化硅(Si3N4)陶瓷基板，将使电力电子模块的寿命伸长10倍之多。跟着HEV/EV和可更生动力袭用的增加，计算者找到了新法子来保证这些促使极具挑战性的新技艺进展所需的电子元件的靠得住性。由于做事寿命比电力电子操纵的其余陶瓷长10倍或许更高，因此氮化硅基板能够供给对于抵达须要的靠得住性请求相当紧急的呆板强度。陶瓷基板的寿命是由在不呈现剥离和其余影响电路功能与平安的阻碍的情景下，基板能够接受的热轮回反复次数来掂量的。该测试每每是经过从-55°C到°C或许°C对样本停止轮回运转来结尾的。curamik?产品商场司理ManfredGoetz说：“咱们现在的测试终于（-55°C至°C）讲明，curamik?氮化硅基板的操纵寿命比汽车商场，格外是HEV/EV，每每操纵的基板长十倍以上。相同操纵氮化硅基板也令一切模块的寿命大大提拔。”操纵寿命的伸长对于悉数将大型半导体晶片直接键合到基板上的功率模块袭用而言都相当紧急，而且对结温较高（高达°C）的SiC和GaN晶片尤其紧急。curamik?氮化硅基板的热导率为90W/mK，超越了市道上其余基板的平衡值。新款基板的呆板强度使咱们能够欺诈更薄的陶瓷层，从而下降了热阻，升高了功率密度，淘汰了系统成本。与Al2O3和AlN基板比拟，其挠曲强度改正了不少,计算师们将因此而受益。氮化硅的断裂韧性以至超越了氧化锆搀杂陶瓷，在90W/mK的热导率下抵达了6.5~7MPa/√m。

二、按创造工艺来分现阶段较广泛的陶瓷散热基板品种国有HTCC、LTCC、DBC、DPC、LAM五种，个中LAM属于斯利通与华中科技大学国度光电尝试室合营的专利技艺，HTCC\LTCC都属于烧结工艺，成本城市较高。

而DBC与DPC则为国内比年来才开采老练，且能量产化的业余技艺，DBC是欺诈高温加热将Al2O3与Cu板联结，其技艺瓶颈在于不易治理Al2O3与Cu板间微气孔产生之题目，这使得该产品的量产能量与良率遭到较大的挑战，而DPC技艺则是欺诈直接镀铜技艺，将Cu堆积于Al2O3基板之上，其工艺联结材料与薄膜工艺技艺，其产品为比年最广泛操纵的陶瓷散热基板。但是其材料操纵与工艺技艺调整才能请求较高，这使得跨入DPC资产并能褂讪临盆的技艺门坎相对较高。LAM技艺又称做激光疾速活化金属化技艺。

1、HTCC(High-TemperatureCo-firedCeramic)HTCC又称为高温共烧多层陶瓷，临盆创造历程与LTCC极其彷佛，紧要的不同点在于HTCC的陶瓷粉末并无介入玻璃材质，因此，HTCC的一定再高温1~℃处境下枯燥强硬成生胚，接着相同钻上导通孔，以网版印刷技艺填孔与印制路线，因其共烧温度较高，使得金属导体材料的取舍受限，其紧要的材料为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰…等金属，着末再叠层烧结成型。

2、LTCC(Low-TemperatureCo-firedCeramic)LTCC又称为低温共烧多层陶瓷基板，此技艺须先将无机的氧化铝粉与约30%~50%的玻璃材料加之有机黏结剂，使其搀杂平均成为泥状的浆料，接着欺诈刮刀把浆料刮成片状，再经过一起枯燥历程将片状浆料产生一片片薄薄的生胚，尔后依各层的计算钻导通孔，做为各层讯号的传播，LTCC内部路线则袭用网版印刷技艺，别离于生胚上做填孔及印制路线，表里电极则可别离操纵银、铜、金等金属，着末将各层做叠层行为，安置于~℃的烧结炉中烧结成型，便可结尾。

3、DBC(DirectBondedCopper)直接敷铜技艺是欺诈铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，其基根源理便是敷接历程前或历程中在铜与陶瓷之间引入适当的氧元素，在℃~℃畛域内，铜与氧产生Cu-O共晶液，DBC技艺欺诈该共晶液一方面与陶瓷基板产生化学反映生成CuAlO2或CuAl2O4相，另一方面浸湿铜箔实行陶瓷基板与铜板的联结。

优胜性

◆陶瓷基板的热膨胀系数热诚硅芯片，可省俭过渡层Mo片，省工、节材、下降成本；◆淘汰焊层，下降热阻，淘汰空洞，升高成品率；◆在不异载流量下0.3mm厚的铜箔线宽仅为一般印刷电路板的10%；◆优秀的导热性，使芯片的封装格外紧凑，从而使功率密度大大升高，改正系统和安装的靠得住性；◆超薄型(0.25mm)陶瓷基板可代替BeO，无环保毒性题目；◆载流量大，A电留恋结经过1mm宽0.3mm厚铜体，温升约17℃；A电留恋结经过2mm宽0.3mm厚铜体，温升仅5℃左右；◆热阻低，10×10mm陶瓷基板的热阻0.63mm厚度陶瓷基片的热阻为0.31K/W，0.38mm厚度陶瓷基片的热阻为0.19K/W，0.25mm厚度陶瓷基片的热阻为0.14K/W。◆绝缘耐压高，保证人身平安和装备的防备才能。◆能够实行新的封装和组装法子，使产品高度集成，体积收缩。

功能请求

（1）呆板性质有充足高的呆板强度，除搭载元件外，也能做为援助构件操纵；加工性好，尺寸精度高；轻易实行多层化；表面平滑，无翘曲、曲折、微裂纹等。（2）电学性质绝缘电阻及绝缘毁坏电压高；介电常数低；介电耗费小；在温度高、湿度大的前提下功能褂讪，保证靠得住性。（3）热学性质热导率高；热膨胀系数与关连材料般配（格外是与Si的热膨胀系数要般配）；耐热性优秀。（4）其余性质化学褂讪性好；轻易金属化，电路图形与其附出力强；无吸湿性；耐油、耐化学方剂；a射线放出量小；所采取的物资无公害、无毒性；在操纵温度畛域内晶体组织固定动；原材料充盈；技艺老练；创造轻易；价钱低。

用处◆大功率电力半导体模块；半导体致冷器、电子加热器；射频功率操纵电路，功率搀杂电路。◆智能功率组件；高频开关电源，固态继电器。◆汽车电子，航天航空及军用电子组件。◆太阳能电池板组件；电讯专用相易机，吸收系统；激光等产业电子。

趋向陶瓷基板产品问世，开启散热袭用行业的进展，由于陶瓷基板散热特点，加之陶瓷基板具备高散热、低热阻、寿命长、耐电压等益处，跟着临盆技艺、装备的改进，产品价钱加快公道化，从而扩充LED资产的袭用畛域，如家电产品的差遣灯、汽车车灯、路灯及户外大型看板等。陶瓷基板的开采胜利，更将成为室内照明和户外亮化产品供给效劳，使LED资产来日的商场畛域更广阔。

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