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。從電路板的層數來看，有單層、雙層、多層等。這里我們只根據陶瓷基板的不同來列出陶瓷PCB的類型。

氧化鋁基板

優(yōu)點：價格便宜、導熱性好、電阻大、硬度高、電絕緣性高、耐腐蝕性強、生物相容性高

應用：白光、紅外、VCSEL LED燈

氧化鋁（Al2O?）PCB，或稱氧化鋁PCB，是當前市場上最常用的陶瓷PCB，因為其價格便宜且性能優(yōu)良。氧化鋁具有良好的導熱性和電阻。因此，當使用氧化鋁PCB時，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？因為導熱性能不太好，無法滿足大功率器件的要求。

氧化鋁具有比半導體更高的熱膨脹系數。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？因為這是為了質量和制造成本之間的平衡。從下表中，您會發(fā)現96%和99%氧化鋁在性能上并沒有太大差異。

氮化鋁PCB

優(yōu)點：較高的導熱率和電阻、高硬度、高機械強度、較高的電絕緣性、耐腐蝕性強、生物相容性高、熱膨脹系數接近Si

應用：高功率LED、電源模塊、激光領域

氮化鋁 PCB 或 AlN PCB 的導熱率比氧化鋁 PCB 高 7 至 10 倍。為什么導熱系數首先被提及并且多次被提及？因為它是評價陶瓷PCB最重要的性能。

氮化鋁PCB被認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，因此設備可以在高電流下長時間正常工作。

AlN PCB 受到高功率 LED 和電源模塊歡迎的另一個原因是其與半導體 Si (3.5~4×10?-6°C) 相似的熱膨脹系數 (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：高導熱率、高強度、高斷裂韌性

應用：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具有良好的機械強度和斷裂韌性。此外，Si?N? PCB 具有高導熱率 (80+W/mK)。此外，氮化硅PCB的熱膨脹系數與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。當電路層濺射到氮化硅基板上時，結合并不穩(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 的成功制造經驗。

氮化硅 PCB 的最后一個缺點是比其他陶瓷 PCB 的電阻和絕緣性較低。因此，當您設計 Si?N? PCB 項目時，請記住這一點。

碳化硅PCB

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

應用：激光領域

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域。

SiC具有Si的特性，因此具有接近半導體的特性。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，隨著制造技術的進步，我們可以期待碳化硅PCB有更多的應用。

這是不同陶瓷 PCB 基板的導熱系數表。

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【文章來源】：展至科技

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