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常见问题

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陶瓷基板和铝基板的优缺点及应用领域
2023-02-09
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现如今只有创新才能获得更多的市场,物以稀为贵。那么对于PCB行业发展而言,工业进步,工艺精进,PCB产业如火如荼的发展中。不管是硬板还是软板还是软硬结合板,亦或是有散热性能最好的陶瓷基板,铝基板,都在告诉我们,创新无可限量。目前来说,关于陶瓷基板比较成熟的有氧化铝陶瓷电路板氮化铝陶瓷电路板

1. 陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al203)或氮化铝(ALN)陶瓷基片表面(单面/双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能,高导热特性,优异的软钎焊性和高的附着强度,并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形,具有很大的载流能力。因此,陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

2.铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,一般单面板由三层结构所组成,分别是电路层、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板,结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板,可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。由于LED铝基板散热特色,加上铝基板具有高散热、低热阻、寿命长、耐电压等优点,随着生产技术、设备的改良,产品价格加速合理化,进而扩大LED产业的应用领域,如家电产品的指示灯铝基板、汽车车灯铝基板、路灯铝基板及户外大型看板等。


陶瓷基板和铝基板的组成及工作原理如何?

1.因为陶瓷具有绝缘的优点,因此陶瓷基板由电路层和金属基层组成,省去了绝缘层。其工作原理大致为功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生幅的热量直接由金属基层将热量传递出去,达到对器件的散热。

2.铝基板由电路层、绝缘层和金属基层组成。功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层,然后由金属基层将热量传递出去,从而实现对器件的散热。


陶瓷基板和铝基板的性能比较

机械性质

陶瓷板:有足够高的机械强度,除搭载元件外,也能作为支持构件使用,加工性好,尺寸精度高,容易实现多层化。

铝基板:机械耐久力不错。


电学性质

陶瓷板:绝缘电阻及绝缘破坏电压高,介电常数低,介电损耗小,在温度高,湿度大的条件下性能稳定,确保可靠性。

铝基板:在温度高、湿度大的条件下会发生物理、化学变化,性能不够稳定,可靠性一般。


热学性质

陶瓷板:热导率高,热膨胀系数与相关材料匹配,耐热性优良。

铝基板:热导率很高,但封装工艺中会加绝缘层,整体热导率受影响较大,有很大的下降。


其他性质

陶瓷板:化学稳定性好,容易金属化,电路图形与其附着力强,无吸湿性,耐油、耐化学药品,a射线放出量小,所采用的物质无公害、无毒性,在使用温度范围内晶体结构不变化。

铝基板:原材料丰富,高温下易变形,技术较为成熟,但缺乏统一的标准。


陶瓷基板和铝基板的优缺点比较

陶瓷板

优点

1.陶瓷基板的热膨胀系数接近硅芯片,可节省过渡层Mo片,省工、节材、降低成本。

2.减少焊层,降低热阻,减少空洞,提高成品率。

3.在相同载流量下0.3mm厚的铜箔线宽仅为普通印刷电路板的10%。

4.优良的导热性,使芯片的封装非常紧凑,从而使功率密度大大提高,改善系统和装置的可靠性。

5.绝缘耐压高,保障人身安全和设备的防护能力。

6.可以实现新的封装和组装方法,使产品高度集成,体积缩小。

7.化学稳定性佳抗震、耐热、耐压、内部电路、MARK点等比一般电路基板好点。

缺点

1.易碎:这是最主要的一个缺点,目前只能制作小面积的电路板。

2.价贵高:电子产品的要求规则越来越多,陶瓷电路板只是满足满足一些比较高端的产品上面,低端的产品根本不会使用到。


铝基板

优点

1.符合RoHs要求。

2.更适应于SMT工艺。

3.降低产品运行温度,提高产品功率密度和可靠性,延长产品使用寿命(相比于FR-4) 。

4.缩小产品体积,降低硬体及装配成本。

5.不易碎,有较好的机械耐久力。

缺点

1.目前主流的只能做单面板,做双面板工艺难度大:目前国内都是单面板做得比较熟练。

2.做成产品在电气强度和耐压方面较易出问题:这个问题主要和材料本身有关系。

3.铝基在板耐压指标的上会造成不达标的影响;整灯耐压和铝基板耐压的的数值不达标;电路设计和结构设计对耐压的影响 ,而市面一些应用在LED灯中的铝基板实测耐压居然过不了800V。

4.导热率测试方法及测试的结果的不匹配,介质层的导热率与铝基板成品导热率存在一定的差异。


陶瓷基板和铝基板的应用领域

陶瓷板

1.大功率电力半导体模块、半导体致冷器、电子加热器、功率控制电路、功率混合电路。

2.智能功率组件;高频开关电源,固态继电器。

3.汽车电子、航天航空及军用电子组件。

4.太阳能电池板组件、电讯专用交换机、接收系统;激光等工业电子。

5.医疗设备、传感器领域。

铝基板

1.音频设备;输入 输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放大器等。

2.电源设备;开关调节器、DC/AC 转换器、sw调整器等。

3.通讯电子设备;高频增幅器、滤波电器、发报电路。

4.办公自动化设备;电动机驱动器等。

5.汽车;电子调节器、点火器、电源控制器等。

6.电脑; CPU板、软碟驱动器、电源装置等。

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