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捷多邦深度解析:陶瓷基板的导热与耐高温工艺

2025
08/21
本篇文章来自
捷多邦

陶瓷基板的核心优势

陶瓷基板(Ceramic PCB)以其高导热、高绝缘和耐高温特性,在功率电子、激光器及光伏逆变器中得到广泛应用。其核心优势在于将金属导电层与陶瓷基体紧密结合,实现高效热管理,同时保持优异的电气性能。

 

常见陶瓷材料包括:

氧化铝(Al?O?):经济、机械强度高,导热系数 1525 W/m·K

氮化铝(AlN):高导热性,导热系数 170200 W/m·K,热膨胀系数接近硅;

氮化硅(Si?N?):机械韧性优异,抗热冲击能力强。

 

导热工艺关键点

1.DBCDirect Bonded Copper)工艺

高温下将铜层直接键合在陶瓷表面;

确保铜与陶瓷间的导热路径短、热阻低;

适合功率模块大电流和高功率密度应用。

 

2.AMBActive Metal Brazing)工艺

通过活性金属在氮气或真空中钎焊铜层和陶瓷;

实现高强度界面结合,同时保持热导效率。

 

3.厚膜/薄膜导热优化

厚膜印刷技术可实现导电层与散热层紧密结合;

薄膜工艺适合精密控制和高频应用,提高局部热扩散能力。

 

耐高温工艺要点

基体选择

氮化铝和氮化硅可在 400℃ 以上长期工作;

氧化铝需控制热循环以防裂纹。

 

热膨胀匹配

功率器件与基板热膨胀系数匹配,降低热应力;

通过合理的铜层厚度设计,平衡导热与应力。

 

表面处理

铜层可镀镍/金以增强耐高温焊接性能;

涂覆保护层可防止氧化并维持长期热导性能。

 

应用优势

功率模块:低结温、长寿命;

激光器驱动板:稳定输出,防止过热失效;

光伏逆变器:承受高电流、高温环境,保持系统效率。

 

行业发展趋势

高导热陶瓷材料:如高纯氮化铝材料,进一步提升散热效率;

多层陶瓷基板:实现复杂电路布线,同时保证散热性能;

数字化工艺监控:实时检测层压、钎焊和厚膜工艺,确保导热和耐高温指标稳定。


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