陶瓷电路板具有出色的散热性能和高载流能力,因此广泛应用于高功率应用领域。
陶瓷基板,即陶瓷电路板,由陶瓷基底和金属化电路层组成。

与标准玻璃纤维PCB相比,陶瓷电路板具有更优异的导热性、载流能力、电绝缘性和匹配的热膨胀系数(CTE)。因此,它们被广泛应用于大功率电力电子模块中。
在将铜箔与陶瓷电路板粘合时,通常采用高温或低温共烧、镀铜和直接键合等工艺。这些方法能够有效地使铜箔牢固地粘附在陶瓷基板上,从而确保即使在高温或高湿环境下也能保持高可靠性和稳定的性能。
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在IGBT模块中,陶瓷电路板提供机械支撑、电气互连、电气绝缘和散热功能。
随着电动汽车、高速铁路和智能电网的快速发展,对高压、大功率IGBT模块的需求日益增长。散热不良是IGBT失效的主要原因之一——约70%的失效是由于过热导致键合线脱落或熔化造成的。
陶瓷电路板的关键陶瓷材料:
Si₃N₄(氮化硅)可靠性高;导热系数高;高弯曲强度;热膨胀系数接近碳化硅;非常适合下一代功率器件。
| 材料 | 特性 |
|---|---|
| Al₂O₃(氧化铝) | 最常用;机械、热学和电学性能良好;性价比高 |
| AlN(氮化铝) | 导热系数高(是 Al₂O₃ 的 7-10 倍);绝缘性能优异;热膨胀系数与硅非常接近 |

主要制造工艺:
DBC(直接键合铜) – 常用于氧化铝和氮化铝基板
活性金属钎焊 (AMB) – 正日益成为氮化硅 (Si₃N₄) 的主流技术;能够以高可靠性和卓越的散热性能连接厚度达 0.8 毫米的铜箔。
AMB 技术日益普及的原因:
AMB 技术是 DBC 技术的升级版。它使用活性金属焊料(含钛、锆等)在较低温度(<800°C)下将铜箔连接到陶瓷基板上,从而降低内部热应力。
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