陶瓷PCB板的介紹與優(yōu)缺點及用途

1.為什么要用陶瓷電路板

普通PCB通常是由銅箔和基板粘合而成，而基板材質(zhì)大多數(shù)為玻璃纖維（FR-4），酚醛樹脂（FR-3）等材質(zhì)，粘合劑通常是酚醛、環(huán)氧等。在PCB加工過程中由于熱應(yīng)力、化學(xué)因素、生產(chǎn)工藝不當(dāng)?shù)仍颍蛘呤窃谠O(shè)計過程中由于兩面鋪銅不對稱，很容易導(dǎo)致PCB板發(fā)生不同程度的翹曲。

PCB翹曲

而另一種PCB基板——陶瓷基板，由于散熱性能、載流能力、絕緣性、熱膨脹系數(shù)等，都要大大優(yōu)于普通的玻璃纖維PCB板材，從而被廣泛應(yīng)用于大功率電力電子模塊、航空航天、軍工電子等產(chǎn)品上。

陶瓷基板

與普通的PCB使用粘合劑把銅箔和基板粘合在一起的，陶瓷PCB是在高溫環(huán)境下，通過鍵合的方式把銅箔和陶瓷基片拼合在一起的，結(jié)合力強，銅箔不會脫落，可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定。

2.陶瓷基板的主要材質(zhì)

氧化鋁（Al2O3）

氧化鋁是陶瓷基板中最常用的基板材料，因為在機械、熱、電性能上相對于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀。按含氧化鋁（Al2O3）的百分?jǐn)?shù)不同可分為：75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化鋁含有量不同，其電學(xué)性質(zhì)幾乎不受影響，但是其機械性能及熱導(dǎo)率變化很大。純度低的基板中玻璃相較多，表面粗糙度大。純度越高的基板，越光潔、致密、介質(zhì)損耗越低，但是價格也越高。

氧化鈹（BeO）

具有比金屬鋁還高的熱導(dǎo)率，應(yīng)用于需要高熱導(dǎo)的場合，溫度超過300℃后迅速降低，但是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。

氮化鋁（AlN）

氮化鋁陶瓷是以氮化鋁粉體為主晶相的陶瓷。相比于氧化鋁陶瓷基板，絕緣電阻、絕緣耐壓更高，介電常數(shù)更低。其熱導(dǎo)率是Al2O3的7~10倍，熱膨脹系數(shù)（CTE）與硅片近似匹配，這對于大功率半導(dǎo)體芯片至關(guān)重要。在生產(chǎn)工藝上，AlN熱導(dǎo)率受到殘留氧雜質(zhì)含量的影響很大，降低含氧量，可明顯提高熱導(dǎo)率。目前工藝生產(chǎn)水平的熱導(dǎo)率達到170W/（m·K）以上已不成問題。

綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優(yōu)越的綜合性能，在微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領(lǐng)域還是處于主導(dǎo)地位的。

對比了市面上相同尺寸（100mm×100mm×1mm）、不同材料的陶瓷基板價格：96%氧化鋁9.5元，99%氧化鋁18元，氮化鋁150元，氧化鈹650元，可以看出來不同的基板價格差距也比較大。

3.陶瓷PCB的優(yōu)點和缺點

優(yōu)點

載流量大，100A電流連續(xù)通過1mm0.3mm厚銅體，溫升約17℃；100A電流連續(xù)通過2mm0.3mm厚銅體，溫升僅5℃左右；

更好的散熱性能，低熱膨脹系數(shù)，形狀穩(wěn)定，不易變形翹曲。

絕緣性好，耐壓高，保障人身安全和設(shè)備。

結(jié)合力強，采用鍵合技術(shù)，銅箔不會脫落。

可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定

缺點

易碎，這是最主要的一個缺點，這也就導(dǎo)致只能制作小面積的電路板。

價格貴， 電子產(chǎn)品的要求規(guī)則越來越多，陶瓷電路板還是用在一些比較高端的產(chǎn)品上面，低端的產(chǎn)品根本不會使用到。

4.陶瓷PCB的用途

大功率電力電子模塊，太陽能電池板組件等

高頻開關(guān)電源、固態(tài)繼電器

汽車電子、航空航天、軍工電子產(chǎn)品

大功率LED照明產(chǎn)品

通信天線，汽車點火器

5.陶瓷基板展示

從整體性能來看，陶瓷基板的PCB要比普通的FR-4板材好很多，但是從成本角度來考慮，也很貴！所以，根據(jù)需要來進行選擇！來看幾款陶瓷電路板，找這種電路板圖片真不容易。。。。

陶瓷電路板

陶瓷電路板

陶瓷電路板

陶瓷電路板

LED燈珠陶瓷基板封裝

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陶瓷封裝的555芯片，精度更高

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編輯：lyn