陶瓷PCB電路板到底好在哪？

1.為什么要用陶瓷電路基板

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力、化學因素、生產(chǎn)工藝不當?shù)仍颍蛘呤窃谠O計過程中由于兩面鋪銅不對稱，很容易導致PCB板發(fā)生不同程度的翹曲。

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，從而被廣泛應用于大功率電力電子模塊、航空航天、軍工電子等產(chǎn)品上。

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)的百分數(shù)不同可分為：75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化鋁含有量不同，其電學性質(zhì)幾乎不受影響，但是其機械性能及熱導率變化很大。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率，應用于需要高熱導的場合，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，這對于大功率半導體芯片至關重要。在生產(chǎn)工藝上，AlN熱導率受到殘留氧雜質(zhì)含量的影響很大，降低含氧量，可明顯提高熱導率。目前工藝生產(chǎn)水平的熱導率達到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、功率模塊等領域還是處于主導地位的。

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

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