設(shè)計(jì)現(xiàn)代電源電路首先要選擇電路材料。而此選擇對(duì)于現(xiàn)實(shí)性能目標(biāo)至關(guān)重要。該材料通常必須支持高電壓的密集電路，因此高隔離度是必不可少的。由于熱管理對(duì)可靠性也很重要，所以這些電路材料還必須提供出色的導(dǎo)熱性。

陶瓷電路板材料可以處理具有高隔離和高導(dǎo)熱性的高電壓，然而，陶瓷材料有其差異，了解這些差異有助于簡(jiǎn)化電源電路陶瓷基板的選擇過程。

一、陶瓷基板材料和EV/HEV功率模塊

設(shè)計(jì)電源電路需要適合應(yīng)用的陶瓷基板材料，因?yàn)殡妱?dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力汽車（HEV）的電源模塊等新應(yīng)用需要更小的電路提供更高的電壓和功率，所以需要能夠提供高壓隔離的電路材料，并能有效地從密集封裝的半導(dǎo)體中散熱IGBT和MOSFET等器件。

陶瓷基板材料具有所需的特性，但并非所有陶瓷基板都是相同的。例如，可以通過不同的方式將銅附著到陶瓷上，包括通過直接鍵合銅（DBC）或活性金屬釬焊（AMB）工藝。在為必須處理高電壓、高隔離和高效散熱的應(yīng)用指定陶瓷基板時(shí)，了解陶瓷基板的比較情況會(huì)有所幫助。

隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的改進(jìn)和隨之而來的續(xù)航里程的增加，全球電動(dòng)車和混合動(dòng)力汽車的數(shù)量正在穩(wěn)步增加。這些車輛的電源電路圍繞開關(guān)二極管（IGBT和MOSFET）構(gòu)建，旨在處理約400至750V的直流電壓；在某些情況下，EV和HEV中的電壓可高達(dá)900至1200V。由于EV或HEV中的空間有限，電源電路和模塊通常內(nèi)置在狹小的空間中。幸運(yùn)的是，陶瓷基板材料可以滿足EV和HEV功率模塊以及許多其他電力電子應(yīng)用的電氣和機(jī)械要求。

陶瓷基板包括用于制造電路圖案、散熱器和其他電子結(jié)構(gòu)的銅層。陶瓷材料包括氧化鋁（AL2O3）、氮化鋁（ALN）和氮化硅（Si3N4）。根據(jù)材料的類型，銅通過不同的方法與陶瓷材料結(jié)合，DBC工藝用于氧化鋁和ALN，AMB工藝是將銅與Si3N4結(jié)合的有效方法。DBC工藝在大約+1065℃的溫度下進(jìn)行，由于陶瓷基板和銅之間的熔化和擴(kuò)散而形成結(jié)合。AMB工藝的工藝溫度較低，約為+800℃，可在純銅和Si3N4陶瓷材料之間形成高溫釬焊連接。

dbc和amb陶瓷基板都具有適合EV/HEV功率模塊中高功率密度的特性。銅的高導(dǎo)電性支持大電流；陶瓷基板的優(yōu)異介電性能可實(shí)現(xiàn)功率模塊中密集封裝電路所需的高度隔離如圖。在嘗試優(yōu)化陶瓷材料參數(shù)以實(shí)現(xiàn)電氣性能和有效的熱管理時(shí)，了解與性能相關(guān)的機(jī)械屬性，例如銅厚度和陶瓷厚度會(huì)有所幫助。

隨著電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的發(fā)展及其與電力電子的配套技術(shù)（如儲(chǔ)能）的改進(jìn)，每年生產(chǎn)的此類汽車的數(shù)量將繼續(xù)增長(zhǎng)。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的重量增加和更高性能的要求將需要具有更高電流容量的高壓逆變器。可從多家供應(yīng)商處獲得用作車輛電源電路開關(guān)器件的二極管、IGBT和MOSFET。

這些半導(dǎo)體具有不同的工作電壓（VCES）和隔離電壓（VISOL），支持的電源電路及其基板材料必須提供在所需電壓和功率水平下可靠運(yùn)行的性能。

功率半導(dǎo)體器件的隔離測(cè)試電壓包含在EV和HEV的各種標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)中。它是指在設(shè)備端子和絕緣模塊基板之間施加的最大電壓，不會(huì)發(fā)生電擊穿。對(duì)于安裝在電路基板上的有源器件，陶瓷基板材料的介電強(qiáng)度和厚度會(huì)影響隔離電壓。陶瓷基板材料提供大于20kv/mm的高介電強(qiáng)度，有利于處理高壓電路和設(shè)備。

陶瓷基板材料的厚度將決定特定電路可能的隔離電壓，更厚的材料支持更高的電壓隔離。例如，0.38毫米厚的陶瓷基板支持高達(dá)6kv的隔離電壓，而0.63毫米厚的陶瓷基板能夠支持高達(dá)13kv的隔離電壓。因此，更厚的陶瓷基板可以實(shí)現(xiàn)更厚的隔離電壓大功率器件模塊。