陶瓷基板：功率模块首选材料有哪些优势？

如今电子产品越来越普及，PCB作为电子产品的重要组成部分，其质量和稳定性起着至关重要的作用。而在PCB基板中，陶瓷基板因其不同于其他PCB基板的优越性能而越来越受到人们的关注。陶瓷基板是功率模块中常用的材料，具有特殊的热、机械和电气特性，是要求苛刻的电力电子应用的理想选择。这些基板实现了系统的电气功能，提供机械稳定性和出色的热性能，从而满足各种独特的设计。

陶瓷基板的优点

陶瓷基板通常位于功率模块的铜/金属复合材料中，并充当电力电子电路的一部分。它们有助于提供类似 PCB 的功能，使其能够按预期正常工作。与其他金属或塑料基基材相比，陶瓷基材具有许多优点：

● 优良的导热性：由于陶瓷材料具有优良的导热性，所以DBC陶瓷具有优良的导热性，能有效地散发热量，保证电子产品的稳定性。

● 优异的机械性能：陶瓷材料具有优异的硬度和韧性，可以有效抵抗冲击和振动，保护电子元件的安全。

▲ 典型基板位置和功能

● 优异的耐腐蚀性能：陶瓷材料具有优异的耐腐蚀性能，能有效抵抗化学物质的侵蚀，保证电子产品的长期稳定性。

● 热膨胀系数匹配良好：陶瓷材料与铜箔之间的热膨胀系数具有良好的匹配性，可有效避免因温差而产生的热应力，保证电路板的稳定性。

陶瓷基板的制备

● 原料准备：PCB陶瓷生产中，选择合适的原料至关重要。一般来说，陶瓷板的主要材料包括陶瓷粉末、粘结剂、导电粉末等。其中，陶瓷粉末是PCB的主要材料，常用的有氧化铝、氧化锆等。选择原材料时，要控制其粒度和杂质含量，以保证产品质量。

● 粉末成型：原料准备好后，需要将混合好的陶瓷粉末和粘结剂压入成型机中压制成型。成型机的种类有很多，如注浆机、冲压机、造型机等。在成型过程中，需要控制压力和压制速度，以保证制品的均匀性和密度。编码层：涂一层铜箔，通常为聚酰亚胺（PI）或含有有机物的环氧树脂。

● 制作导电图形：制作导电图形是PCB陶瓷板生产中的重要步骤。一般是将导电粉末制成粘性糊状物，印刷在坯体上，形成导电图案。印刷时，需要使用专用印刷机，以保证胶浆涂布均匀。同时，在印刷前需要设计导电线路的布局，以确保满足产品的使用要求。

● 高温烧结：导电图形制作完成后，需要将制作好的坯体放入烧结窑中进行烧结处理。烧结过程中，烧结温度需要控制在1500-1700℃之间，烧结时间一般在1-2小时之间。在烧结过程中，导电粉末与陶瓷板发生化学反应，形成导电线路。

● 修复加工：烧结陶瓷板表面不够光滑，需要修复加工。修整工艺包括抛光、切割、冲孔等。此步骤可与数控机床等自动化加工设备配合使用，以提高加工精度和效率。

● 表面处理：PCB陶瓷板，增加表面光洁度和耐磨性。常用的表面处理方法有抛光、抛光、涂层等。

因此，陶瓷板的生产过程需要多道工序的精密加工和控制，以保证产品的质量和稳定性。在陶瓷板的应用过程中，还需要注意质量控制，避免在长期使用中出现损坏或问题。

AlN陶瓷基板的应用

陶瓷基板广泛应用于世界各地许多特别先进的电子系统，包括不断发展的可再生能源和汽车电气化行业。以下是几个重要的市场和应用：

①电动和混合动力汽车以及车辆电气化

得益于汽车电气化技术的进步，当今的汽车明显更加舒适和安全。汽车制造商还致力于将汽车动力总成从轻度混合动力系统升级为全电动系统，以满足市场对低排放汽车不断增长的需求。更高的电气化程度需要使用更多的电力。为了在严格的机械范围内推动新电气功能的开发，需要高电流和高电压解决方案。由于其卓越的品质，陶瓷基板广泛应用于市场应用，包括电动助力转向、电动制动系统、集成启动交流发电机、柴油和水泵控制、电机和发动机控制、HEV/EV转换器/逆变器、LED照明等交流发电机。

②可再生能源

陶瓷基板已被用于可再生能源行业的各种应用，包括风能和太阳能发电和储能技术，例如太阳能光伏（PV）和风力发电的逆变器以及聚光光伏（CPV）的转换器。

③ 工业

陶瓷基板在广泛的通用工业应用场景中展现出了优异的性能。陶瓷基板的一些工业应用场景包括泵控制、变频驱动、牵引驱动、电源、pertier、冷却器、定制电机控制、板载芯片标准化半导体模块、DC/DC转换器和AC/DC转换器。

④白色家电

消费者对能源效率、噪音控制、易于维护和安全功能的偏好影响着他们对大型家用电器（也称为白色家电）的需求。陶瓷基板广泛应用于各类主要家用电器，包括驱动家电电机的智能功率模块。

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