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從基板層面來看，陶瓷PCB有鋁基板、AlN基板、BeO基板、Si?N?基板、混合基板等。從電路板的層數(shù)來看，有單層、雙層、多層等。這里我們只根據(jù)陶瓷基板的不同來列出陶瓷PCB的類型。

氧化鋁基板

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜、導(dǎo)熱性好、電阻大、硬度高、電絕緣性高、耐腐蝕性強(qiáng)、生物相容性高

應(yīng)用：白光、紅外、VCSEL LED燈

氧化鋁（Al2O?）PCB，或稱氧化鋁PCB，是當(dāng)前市場上最常用的陶瓷PCB，因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜且性能優(yōu)良。氧化鋁具有良好的導(dǎo)熱性和電阻。因此，當(dāng)使用氧化鋁PCB時(shí)，無需添加絕緣層。

氧化鋁PCB主要用于3W至5W功率的LED。為什么？因?yàn)閷?dǎo)熱性能不太好，無法滿足大功率器件的要求。

氧化鋁具有比半導(dǎo)體更高的熱膨脹系數(shù)。因此，您不能指望將氧化鋁 PCB 用于大規(guī)模集成電路。

但一般來說，如果您的設(shè)備對功率要求不是很高，那么氧化鋁 PCB 就足夠了。

在氧化鋁PCB市場中，有75%、96%和99%氧化鋁PCB——純度越高，性能越好，但成本也越高。PCBONLINE 使用 96% 的氧化鋁來制造氧化鋁 PCB。為什么？因?yàn)檫@是為了質(zhì)量和制造成本之間的平衡。從下表中，您會發(fā)現(xiàn)96%和99%氧化鋁在性能上并沒有太大差異。

氮化鋁PCB

優(yōu)點(diǎn)：較高的導(dǎo)熱率和電阻、高硬度、高機(jī)械強(qiáng)度、較高的電絕緣性、耐腐蝕性強(qiáng)、生物相容性高、熱膨脹系數(shù)接近Si

應(yīng)用：高功率LED、電源模塊、激光領(lǐng)域

氮化鋁 PCB 或 AlN PCB 的導(dǎo)熱率比氧化鋁 PCB 高 7 至 10 倍。為什么導(dǎo)熱系數(shù)首先被提及并且多次被提及？因?yàn)樗窃u價(jià)陶瓷PCB最重要的性能。

氮化鋁PCB被認(rèn)為是未來最有前途的陶瓷PCB。使用它們，熱量可以立即從 IC 和其他昂貴的組件中消散。因此大功率器件，如LED船燈、卡車燈、太陽能電池模塊、大規(guī)模集成電路等均采用AlN PCB作為基板。熱量不會在芯片中積聚，因此設(shè)備可以在高電流下長時(shí)間正常工作。

AlN PCB 受到高功率 LED 和電源模塊歡迎的另一個(gè)原因是其與半導(dǎo)體 Si (3.5~4×10?-6°C) 相似的熱膨脹系數(shù) (4.6×10?-6°C)。這些大功率器件的芯片是由硅制成的。由于熱膨脹系數(shù)相似，芯片在熱變形過程中不會從 AlN PCB 基板上脫落。

您可以在下表中查看 AlN PCB 的更多特性。

氮化硅PCB

優(yōu)點(diǎn)：高導(dǎo)熱率、高強(qiáng)度、高斷裂韌性

應(yīng)用：IGBT模塊、車載模塊、軍工、航天、航空模塊

與易碎的傳統(tǒng)陶瓷材料不同，在高溫下，氮化硅PCB或Si?N?PCB具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和斷裂韌性。此外，Si?N? PCB 具有高導(dǎo)熱率 (80+W/mK)。此外，氮化硅PCB的熱膨脹系數(shù)與Si相匹配。

如您所知，車輛用 IGBT 模塊需要比工業(yè)級 IGBT 更高的導(dǎo)熱率。車輛模塊工作在振動環(huán)境中。為了安全起見，汽車材料還應(yīng)具有良好的抗沖擊性能。

因此車輛級模塊均采用氮化硅PCB。出于同樣的原因，軍事、航天和航空模塊也采用 Si?N? PCB。

然而，氮化硅PCB的制造并不那么容易。當(dāng)電路層濺射到氮化硅基板上時(shí)，結(jié)合并不穩(wěn)定。換句話說，電路層可能會從陶瓷基板上脫落。值得慶幸的是，PCBONLINE 擁有用于車輛級 IGBT 模塊的氮化硅 PCB 的成功制造經(jīng)驗(yàn)。

氮化硅 PCB 的最后一個(gè)缺點(diǎn)是比其他陶瓷 PCB 的電阻和絕緣性較低。因此，當(dāng)您設(shè)計(jì) Si?N? PCB 項(xiàng)目時(shí)，請記住這一點(diǎn)。

碳化硅PCB

優(yōu)點(diǎn)：即使在1400°C下也具有良好的強(qiáng)度，極高的導(dǎo)熱性和電阻，良好的半導(dǎo)體導(dǎo)電性，高硬度

應(yīng)用：激光領(lǐng)域

碳化硅（SiC）和金剛石一樣，只是碳的比例不同。因此碳化硅PCB具有極高的熱阻。對于 SiC PCB 來說，在 1000°C 下工作很容易。這就是為什么它們可以用于激光領(lǐng)域。

SiC具有Si的特性，因此具有接近半導(dǎo)體的特性。換句話說，與其他陶瓷 PCB 不同，SiC PCB 不具有高絕緣性。

目前 SiC PCB 的制造成本極其昂貴。但未來，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，我們可以期待碳化硅PCB有更多的應(yīng)用。

這是不同陶瓷 PCB 基板的導(dǎo)熱系數(shù)表。

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【文章來源】：展至科技

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