PCB技術 - 氧化鋁陶瓷基板的發展

氧化鋁陶瓷基板發熱片，即金屬陶瓷加熱器（以下簡稱：MCH）採用高溫共燒多層陶瓷基板科技。 根據設計要求，將發熱電阻漿料印刷在鑄造陶瓷坯體上。 加熱回路，再多層組合燒成一體，具有耐腐蝕、耐高溫、壽命長等特點。 具有長、高效節能、溫度均勻、導熱性好、快速熱補償、不含鉛、汞、六價鉻等有害物質，完全符合歐盟環保要求。

我們知道在消費電子領域，感測器是覈心！ 智慧移動端設備、智能家居、無人駕駛甚至是智慧都市的建設，都是需要大量感測器來進行功能填充的，感測器將是未來很長一段時間裏最最重要的零部件，沒有之一。 氧化鋁陶瓷基板成為感測器行業非常重要的覈心產品。

我們先來瞭解下現時市面上所擁有的基板類型，主要分為普通基板、金屬基板以及陶瓷基板三種，普通電路板以FR-4材質為代表，金屬基板以鋁基板為代表，陶瓷基板則是以氧化鋁、氮化鋁為代錶。 普通基板應用在感測器上，介電效能差，無法將感測器訊號很好的輸出，並且沒有辦法承受惡劣環境下的工作； 金屬基板相比普通線路板會好很多，擁有比較好的穩定性，但是其絕緣性以及介電效能依舊非常差； 最後就陶瓷基板了，擁有極好的介電效能，並且身為無機物，能够擁有其他基板所不具備的穩定性，在高溫、高濕、腐蝕等環境下能够安然無恙。

現在陶瓷基板生產廠家的陶瓷基板製程日趨成熟，大部分的需求可以滿足！ 如果您有陶瓷基板的需求可以諮詢愛彼電路，我們有十多年電路板製作經驗生產氧化鋁陶瓷基板和氮化鋁陶瓷基板，可以加工精密線路、實銅填孔、LED無機圍壩工藝。

氮化鋁陶瓷基板與氧化鋁陶瓷基板對比

陶瓷基板今年來因為部分商家的工藝水準得到提高，生產的成本降低，通過率提升。 現時陶瓷基板備受歡迎，在LED行業，汽車領域以及高科技電子方面應用廣泛。 在LED領域經常會用到陶瓷基板，根據應用的不同選擇氧化鋁陶瓷基板或者氮化鋁陶瓷基板。 今天小編從三個方面分析一下氮化鋁陶瓷基板與氧化鋁陶瓷基板不同點。 一、導熱率：同為陶瓷電路基板，但是有很大區別，氧化鋁的導熱率差不多是45W/（m·K）左右，氮化鋁的導熱率接近其7倍二熱膨脹係數：氧化鋁陶瓷電路板的導熱係數和氮化鋁陶瓷電路板基本相同。

導熱率和熱膨脹係數是最直接體現電路板效能的參數，相信大家已經能够比較直觀看出氮化鋁陶瓷電路板的優勢，其實不光光是只是這兩點，氮化鋁陶瓷電路板可以將陶瓷電路板的易碎缺點降低，氮化鋁陶瓷電路板的硬度會比氧化鋁陶瓷電路板的硬度高很多。 三，應用市場的不同氮化鋁陶瓷基板多用於大功率散熱比如LED大功率照明，或者需要絕緣性非常好的通訊產品領域； 氧化鋁陶瓷基板，一般多用於中小功率方面，也包括LED燈珠照明，以及感測器等產品上。

氧化鋁、氮化鋁、碳化矽陶瓷基板的先進發展概述

結構陶瓷

結構陶瓷主要材質有氧化鋁陶瓷（Al2O3）、氮化矽陶瓷（Si3N4）、碳化矽陶瓷（SiC）、六方氮化硼陶瓷（BN）等

1、氧化鋁陶瓷（Al2O3）

氧化鋁陶瓷主要組成物為Al2O3，一般含量大於45%。 氧化鋁陶瓷具有各種優良的效能。 耐高溫，一般可要1600℃長期使用，耐腐蝕，高强度，其强度為普通陶瓷的2~3倍，高者可達5~6倍。 其缺點是脆性大，不能接受突然的環境溫度變化。 用途極為廣泛，可用作坩堝、發動機火花塞、高溫耐火材料、熱電偶套管、密封環等，也可作刀具和模具。

2、氮化鋁陶瓷（Si3N4）

氮化矽陶瓷主要組成物是Si3N4，這是一種高溫强度高、高硬度、耐磨、耐腐蝕並能自潤滑的高溫陶瓷，線膨脹係數在各種陶瓷中最小，使用溫度高達1400℃，具有極好的耐腐蝕性，除氫氟酸外，能耐其它各種酸的腐蝕，並能耐鹼、各種金屬的腐蝕，並具有優良的電絕緣性和耐輻射性。 可用作高溫軸承、在腐蝕介質中使用的密封環、熱電偶套管、也可用作金屬切削刀具。

3、碳化矽陶瓷（SiC）

碳化矽陶瓷主要組成物是SiC，這是一種高强度、高硬度的耐高溫陶瓷，在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗彎強度，是現時高溫强度較高的陶瓷，碳化矽陶瓷還具有良好的導熱性、抗氧化性、導電性和高的衝擊韌度。 是良好的高溫結構材質，可用於火箭尾噴管噴嘴、熱電偶套管、爐管等高溫下工作的部件； 利用它的導熱性可製作高溫下的熱交換器材質； 利用它的高硬度和耐磨性製作砂輪、磨料等。

4、六方氮化硼陶瓷（BN）

六方氮化硼陶瓷主要成分為BN，晶體結構為六方晶系，六方氮化硼的結構和效能與石墨相似，故有“白石墨”之稱，硬度較低，可以進行切削加工具有自潤滑性，可製成自潤滑高溫軸承、玻璃成形模具等。

工具陶瓷

結構陶瓷主要材質有硬質合金、金剛石天然金剛石（鑽石）、立方氮化硼（CBN）等。

1、硬質合金

硬質合金主要成分為碳化物和粘結劑，碳化物主要有WC、TiC、TaC、NbC、VC等，粘結劑主要為鈷（Co）。 硬質合金與工具鋼相比，硬度高（高達87~91HRA），熱硬性好（1000℃左右耐磨性優良），用作刀具時，切削速度比高速鋼提高4~7倍，壽命提高5~8倍，其缺點是硬度太高、性脆，很難被機械加工，因此常製成刀片並鑲焊在刀杆上使用，硬質合金主要用於機械加工刀具； 各種模具，包括拉伸模、拉拔模、冷鐓模； 礦山工具、地質和石油開採用各種鑽頭等。

2、金剛石天然金剛石（鑽石）

金剛石天然金剛石（鑽石）作為名貴的裝飾品，而合成金剛石在工業上廣泛應用，金剛石是自然界最硬的材質，還具備極高的彈性模量； 金剛石的導熱率是已知材質中； 金剛石的絕緣效能很好。 金剛石可用作鑽頭、刀具、磨具、拉絲模、修整工具； 金剛石工具進行超精密加工，可達到鏡面光潔度。 但金剛石刀具的熱穩定性差，與鐵族元素的親和力大，故不能用於加工鐵、鎳基合金，而主要加工非鐵金屬和非金屬，廣泛用於陶瓷、玻璃、石料、混凝土、寶石、瑪瑙等的加工。

3、立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼（CBN）具有立方晶體結構，其硬度高，僅次於金剛石，其熱穩定性和化學穩定性比金剛石好，可用於淬火鋼、耐磨鑄鐵、熱噴塗材質和鎳等難加工材質的切削加工。 可製成刀具、磨具、拉絲模等。

其他工具陶瓷其它工具陶瓷尚有氧化鋁、氧化鋯、氮化矽等陶瓷，但從綜合效能及工程應用均不及上述三種工具陶瓷。

功能陶瓷

先進陶瓷材料的發展

先進陶瓷材料是新材料的一個重要組成部分，廣泛應用於通訊、電子、航空、航太、軍事等高科技領域，在資訊與通訊科技方面有著重要的應用。 大部分功能陶瓷在電子工業中應用十分廣泛，通常也稱為電子陶瓷材料。 如用於製造晶片的陶瓷絕緣材料、陶瓷基板材質、陶瓷封裝材質以及用於製造電子器件的電容器陶瓷、壓電陶瓷、鐵氧體磁性材料等。 電子技術、大規模集成科技電路，離不開壓電、鐵電和磁性陶瓷； 電子電腦的記憶系統需要具有方形磁滯回線的鐵磁體陶瓷； 高速硬碟轉動系統需要陶瓷軸承； 在火箭和飛彈的發射中，鼻錐和透波陶瓷天線罩是關鍵部件，它要承受高溫氣流的摩擦和沖刷，要求材質具有高的高溫强度和好的抗氧化效能，只有陶瓷材料才能滿足這些要求； 作為新能源的磁流體發電機，需要採用陶瓷做電極材質； 高溫燃料電池、高能量蓄電池，需要採用陶瓷塊離子導體做隔膜材質等。