陶瓷基板權威指南 2024

威爾精通電子元器件, PCB生產工藝及組裝技術, 並具有豐富的生產監督和質量控制經驗. 在保證質量的前提下, 將為客戶提供最有效的生產解決方案.
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陶瓷基板權威指南 2024

陶瓷基板在現代電子產品中發揮著至關重要的作用, 實現小型化, 改進的熱管理, 我們每天使用的無數設備的工作頻率更高. 隨著電子系統變得更加複雜和強大, 對能夠滿足新興技術需求的先進陶瓷基板材料和製造技術的需求不斷增加. 在這份綜合指南中, 我們將深入研究陶瓷基板 – 從它們的特性到材料, 應用, 和選擇標準.

什麼是陶瓷基板?

陶瓷基板是一種非導電材料, 由陶瓷化合物(如氧化鋁)製成的無機材料, 氮化鋁, 鈹, 和氧化鋯. 它們被用作基礎層 PCB板 用於安裝電子元件和建立電氣互連.

陶瓷基板的主要特點:

  • 他們提供了穩定的, 用於建構電路和安裝的剛性平台PCB 上的元件 由於其高機械強度.
  • 它們具有高耐熱性和導熱性, 使它們適合高功率電子設備的散熱.
  • 它們在高交流頻率下具有出色的電絕緣性能. 這允許高密度電路和小型化.
  • 在多層配置中, 陶瓷 PCB 基板可實現多個薄層的垂直堆疊,從而形成具有複雜嵌入式被動元件和互連的超緊湊 3D 模組.

不同材質的陶瓷基板

不同類型的陶瓷基板

根據所用原料的不同,陶瓷基板有多種類型:

  • 氧化鋁 (氧化鋁)

最常見的材料之一是氧化鋁或氧化鋁. 利用其強大的強度和良好的電絕緣性能, 事實證明,氧化鋁是眾多電子應用中的重要組成部分, 包括電路板. 由於其化學穩定性和廣泛的可用性,它也適合高溫應用.

  • 氮化鋁 (氮化鋁)

AlN陶瓷具有最高的導熱率, 使其適合高功率電子裝置的散熱. 它還提供高電阻率. AlN 基板比氧化鋁更昂貴.

  • 鈹屬 (氧化鈹)

鈹屬 (氧化鈹) 陶瓷表現出令人印象深刻的導熱性,同時保持電絕緣性能. 其高成本將應用限制在需要極端效能的特殊環境中. 毒性也是鈹的問題.

  • 碳化矽

碳化矽是另一種因其卓越的高效導熱能力以及耐高溫和耐腐蝕能力而受到重視的陶瓷. 導熱係數範圍為 100-400 W /(米·K) 在高溫下, SiC 在爐部件等高溫設備中表現良好. 它對於製造半導體裝置也很有用.

  • 氮化矽

氮化矽或 Si3N4 也因其熱性能而備受推崇. 電導率高達400W/(米·K), 這種陶瓷在高溫應用中很受歡迎,包括燃氣渦輪發動機零件. 它也用於軸承和切削工具.

材料 導熱係數 熱膨脹係數 / X 10-6/℃ 抗熱震性 成本 毒性
氧化鋁 (氧化鋁) 20 7.2 緩和 低的 沒有任何
氮化鋁 (氮化鋁) 140-260 4.4 低的 高的 沒有任何
鈹屬 (氧化鈹) 250 7.5 低的 很高 有毒的
碳化矽

( 碳化矽)

270 3.7 優秀 中到高 沒有任何
氮化矽

(氮化矽 )

10-40 3.2 優秀 中到高 沒有任何

進一步閱讀: 適用於您項目的不同類型的PCB基板材料

陶瓷PCB基板的應用

陶瓷基板的應用

陶瓷 PCB 基板因其獨特的功能和高性能而在許多領域受到重視. 它們的用途遍及各個產業, 一些主要應用領域包括:

再生能源: 陶瓷PCB基板常用於生產光伏太陽能板的逆變器和聚光光伏發電的聚光器. 它們的電絕緣性和耐高溫性使它們非常適合這些特定應用.

汽車行業: 汽車產業也在許多設備中利用陶瓷基板. 例如電動輔助轉向系統, 整合啟動交流發電機, 和引擎控制單元. 透過實現更有效率、更清潔的車輛系統, 陶瓷有助於降低燃料消耗和廢氣排放.

航空航太和國防: 航空航太業利用陶瓷基板用於航空電子設備, 導引系統, 和衛星通訊組件. 它們的重量輕,有利於減少有效載荷和抗振動. 用於防禦, 陶瓷用於雷達, 電子戰系統, 和其他介電性能優異的高頻電子產品.

醫療設備: 陶瓷基板廣泛用於需要電絕緣的醫療設備, 生物相容性, 以及耐受滅菌的能力. 例如手術工具感測器, 實驗室儀器, 醫療植入物, 和微流體裝置.

無線和電信: 高頻處理能力使陶瓷基板非常適合射頻積體電路, 天線, 過濾器, 以及行動裝置中使用的其他組件, 基地台, 路由器, 等等. 陶瓷材料的低介電損耗有助於最大限度地減少高頻通訊電路中的訊號損耗.

為您的 PCB 專案選擇合適的陶瓷基板

  • 考慮應用和操作條件. 什麼溫度, 頻率, 能量等級, 等等. 基材是否需要承受? 這將有助於縮小您的選擇範圍. 氧化鋁基板可以很好地處理高頻, 而氮化鋁則具有較高的導熱性.
  • 查看介電特性,例如 介電常數 和損耗角正切. 低損耗, 高頻基板往往具有較低的介電常數. 介電常數影響阻抗匹配和串擾.
  • 檢查強度和熱膨脹等機械性能. 基材必須足夠堅固,適合製造流程和最終用途. 熱性能影響散熱.
  • 考慮表面粗糙度和厚度. 光滑的表面有助於沉積過程. 較薄的基材較輕,但可能較脆弱. 標準厚度通常為 0.25 毫米至 1 毫米.
  • 權衡成本和可用性. 一些特殊的陶瓷材料可能會帶來更高的成本和更長的採購週期. 氧化鋁和氮化鋁等更常見的材料具有成本效益.

陶瓷基板為現代社會幾乎各個領域的電子產品提供了寶貴的功能. 這本權威指南提供了全面的概述, 希望能幫助讀者更了解陶瓷基板的選擇與使用. 從匹配介電特性到平衡成本和可用性, 我們介紹了選擇合適陶瓷材料時需要考慮的關鍵因素. 如果您還有其他此處未解決的問題, 隨意地 接觸 我們.

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