氮化鋁陶瓷電路板性能和導(dǎo)熱能力

市場上用戶需求量最多的氮化鋁陶瓷電路板，在大功率集成電路廣泛使用。采用的電路板材料一直沿用AL2O3和Beo陶瓷，但是AL2O3基板的導(dǎo)熱率低、熱膨脹系數(shù)與Si不太匹配；Beo雖然具有優(yōu)異的綜合性能，但其具有較高的生產(chǎn)成本和劇毒的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用推廣。因而無論是性能、成本、環(huán)保要求方面來看AL2O3和Beo陶瓷已經(jīng)不能滿足電子功率器件的發(fā)展和需求了，取而代之是氮化鋁陶瓷電路板。

一、氮化鋁陶瓷電路板性能

氮化鋁陶瓷具備優(yōu)異的綜合性能，是近年來受到廣泛關(guān)注的新一代先進(jìn)陶瓷，在多方面都有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其是其具有高導(dǎo)熱率、低介電常數(shù)、低介電損耗、優(yōu)良的電絕緣性，與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)及無毒性等優(yōu)點(diǎn)，使其成為高密度、大功率和高速集成電路板與封裝基板的理想材料。

二、氮化鋁陶瓷電路板是導(dǎo)熱率較高的散熱基板

在氮化鋁一系列重要性質(zhì)中，最為顯著的是高導(dǎo)熱率。其主要機(jī)理為：通過點(diǎn)陣或晶格震動，即借助晶格波或熱波進(jìn)行傳遞。氮化鋁陶瓷為絕緣陶瓷材料，對于絕緣陶瓷材料，熱能以原子振動方式傳遞，屬于聲子導(dǎo)熱，聲子在它的導(dǎo)熱過程中扮演者重要的角色。氮化鋁熱導(dǎo)率理論上可達(dá)320W(m·K)，但由于氮化鋁中有雜質(zhì)和缺陷，導(dǎo)致氮化鋁陶瓷電路板的導(dǎo)熱率達(dá)不到理論值。氮化鋁粉末中雜質(zhì)主要是氧、碳，另外還有少量的金屬離子雜質(zhì)，在晶格中產(chǎn)生各種缺陷形式，這些缺陷對聲子的散射會導(dǎo)致熱導(dǎo)率。即便如此，氮化鋁陶瓷電路板也是目前市場上導(dǎo)熱率最高的電路板。

三、氮化鋁陶瓷電路板的成型工藝也會影響到導(dǎo)熱率

 陶瓷基板成型主要有壓膜、干壓、和流延成型三種方法。其中以流延法成型生產(chǎn)效率最高，且易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)基板的厚度可以薄至于10μm以上，厚度1mm以下。流延成型是氮化鋁陶瓷電路板向?qū)嵱没D(zhuǎn)化的重要一步，有著重要的應(yīng)用前景。

 流延成型工藝包括漿料制備、球磨、成型、干燥、剝離基帶等過程，該工藝方法的特點(diǎn)是設(shè)備簡單、工藝穩(wěn)定、可連續(xù)操作、生產(chǎn)效率高、可實(shí)現(xiàn)自動化。流延法制備陶瓷基板對工藝要求非常嚴(yán)格，要制得性能良好的氮化鋁陶瓷基板，必須對流程中的每一個工序做到最優(yōu)化。影響氮化鋁陶瓷電路板的因素有漿料粘度，排膠和預(yù)燒結(jié)，這會影響到基板的平整度、導(dǎo)熱率等等。