陶瓷基是高導熱絕緣材料的最佳選擇嗎？

隨著電氣電子設備向高功率密度化、小型輕化和高度集成化方向的發(fā)展，設備單位體積內(nèi)所產(chǎn)生的熱量急劇增加，熱量的不斷積累及由此產(chǎn)生的溫升會加速絕緣電介質(zhì)的老化失效，極大地降低電氣電子設備運行的可靠性和壽命。對電子器件來說，每超過額定溫度2℃，可靠性降低10%。變壓器繞組溫度每增加6℃，預期壽命縮短一半。因此，散熱是制約電氣電子設備高功率密度化和高度集成化的瓶頸問題。

高導熱絕緣材料的種類

填充型高導熱絕緣材料： 包括環(huán)氧/硅膠基高導熱灌封膠、環(huán)氧基高導熱膠黏劑、高導熱硅膠墊片、高導熱硅脂等。

陶瓷基導熱絕緣材料：陶瓷封裝具有耐熱性好、不易產(chǎn)生裂紋、熱沖擊后不產(chǎn)生損傷、機械強度高、熱膨脹系數(shù)小、電絕緣性能高、熱導率高、高頻特性、化學穩(wěn)定性高、氣密性好等優(yōu)點，適用于航空航天、軍事工程所要求的高可靠、高頻、耐高溫、氣密性強的產(chǎn)品封裝。由于陶瓷材料所具有的良好的綜合性能，使其廣泛用于混合集成電路和多芯片模組。在要求高密封的場合，可選用陶瓷封裝。

SiC的熱導率很高，是Al₂O₃的十幾倍，熱膨脹系數(shù)也低于Al₂O₃和AlN，但是SiC的介電常數(shù)過高，所以僅適用于密度較低的封裝。AlN陶瓷是被國內(nèi)外專家最為看好的封裝材料，具有與SiC相接近的高熱導率，熱膨脹系數(shù)低于Al₂O₃，斷裂強度大于Al₂O₃，維氏硬度是Al₂O₃的一半，與Al₂O₃相比，AlN的低密度可使重量降低20%，因此AlN封裝材料引起國內(nèi)外封裝界越來越廣泛的重視。

高導熱絕緣材料的趨勢

展至科技產(chǎn)品在配合高導熱的陶瓷基體，DPC顯著提高了散熱效率，在適合高功率、小尺寸LED發(fā)展需求的產(chǎn)品。而陶瓷散熱基板具有新的導熱材料和新的內(nèi)部結構，并且彌補了鋁金屬基板所具有的缺陷，從而改善基板的整體散熱效果。

AlN陶瓷材料從20世紀90年代開始得到廣泛地研究而逐步發(fā)展起來，是目前普遍認為很有發(fā)展前景的電子陶瓷封裝基板材料。AlN陶瓷基板的散熱效率是Al2O3基板的7倍之多，AlN基板應用于高功率LED的散熱效益顯著，進而大幅提升LED的使用壽命。AlN基板的缺點是即使表面有非常薄的氧化層也會對熱導率產(chǎn)生較大影響，只有對材料和工藝進行嚴格控制才能制造出一致性較好的AlN基板。

基于板上封裝技術而發(fā)展起來的直接覆銅陶瓷板(DBC)也是一種導熱性能優(yōu)良的陶瓷基板。DBC基板在制備過程中沒有使用黏結劑，因而導熱性能好，強度高，絕緣性強，熱膨脹系數(shù)與Si等半導體材料相匹配。然而，陶瓷基板與金屬材料的反應能力低，潤濕性差，實施金屬化頗為困難，不易解決Al2O3與銅板間微氣孔產(chǎn)生的問題，這使得該產(chǎn)品的量產(chǎn)與良品率受到較大的挑戰(zhàn)，仍然是國內(nèi)外科研工作者研究的重點。