设计现代电源电路首先要选择电路材料。而此选择对于现实性能目标至关重要。该材料通常必须支持高电压的密集电路，因此高隔离度是必不可少的。由于热管理对可靠性也很重要，所以这些电路材料还必须提供出色的导热性。

陶瓷电路板材料可以处理具有高隔离和高导热性的高电压，然而，陶瓷材料有其差异，了解这些差异有助于简化电源电路陶瓷基板的选择过程。

一、陶瓷基板材料和EV/HEV功率模块

设计电源电路需要适合应用的陶瓷基板材料，因为电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的电源模块等新应用需要更小的电路提供更高的电压和功率，所以需要能够提供高压隔离的电路材料，并能有效地从密集封装的半导体中散热IGBT和MOSFET等器件。

陶瓷基板材料具有所需的特性，但并非所有陶瓷基板都是相同的。例如，可以通过不同的方式将铜附着到陶瓷上，包括通过直接键合铜（DBC）或活性金属钎焊（AMB）工艺。在为必须处理高电压、高隔离和高效散热的应用指定陶瓷基板时，了解陶瓷基板的比较情况会有所帮助。

随着储能系统的改进和随之而来的续航里程的增加，全球电动车和混合动力汽车的数量正在稳步增加。这些车辆的电源电路围绕开关二极管（IGBT和MOSFET）构建，旨在处理约400至750V的直流电压；在某些情况下，EV和HEV中的电压可高达900至1200V。由于EV或HEV中的空间有限，电源电路和模块通常内置在狭小的空间中。幸运的是，陶瓷基板材料可以满足EV和HEV功率模块以及许多其他电力电子应用的电气和机械要求。

陶瓷基板包括用于制造电路图案、散热器和其他电子结构的铜层。陶瓷材料包括氧化铝（AL2O3）、氮化铝（ALN）和氮化硅（Si3N4）。根据材料的类型，铜通过不同的方法与陶瓷材料结合，DBC工艺用于氧化铝和ALN，AMB工艺是将铜与Si3N4结合的有效方法。DBC工艺在大约+1065℃的温度下进行，由于陶瓷基板和铜之间的熔化和扩散而形成结合。AMB工艺的工艺温度较低，约为+800℃，可在纯铜和Si3N4陶瓷材料之间形成高温钎焊连接。

dbc和amb陶瓷基板都具有适合EV/HEV功率模块中高功率密度的特性。铜的高导电性支持大电流；陶瓷基板的优异介电性能可实现功率模块中密集封装电路所需的高度隔离如图。在尝试优化陶瓷材料参数以实现电气性能和有效的热管理时，了解与性能相关的机械属性，例如铜厚度和陶瓷厚度会有所帮助。

随着电动汽车和混合动力汽车的发展及其与电力电子的配套技术（如储能）的改进，每年生产的此类汽车的数量将继续增长。电动汽车和混合动力汽车的重量增加和更高性能的要求将需要具有更高电流容量的高压逆变器。可从多家供应商处获得用作车辆电源电路开关器件的二极管、IGBT和MOSFET。

这些半导体具有不同的工作电压（VCES）和隔离电压（VISOL），支持的电源电路及其基板材料必须提供在所需电压和功率水平下可靠运行的性能。

功率半导体器件的隔离测试电压包含在EV和HEV的各种标准和法规中。它是指在设备端子和绝缘模块基板之间施加的最大电压，不会发生电击穿。对于安装在电路基板上的有源器件，陶瓷基板材料的介电强度和厚度会影响隔离电压。陶瓷基板材料提供大于20kv/mm的高介电强度，有利于处理高压电路和设备。

陶瓷基板材料的厚度将决定特定电路可能的隔离电压，更厚的材料支持更高的电压隔离。例如，0.38毫米厚的陶瓷基板支持高达6kv的隔离电压，而0.63毫米厚的陶瓷基板能够支持高达13kv的隔离电压。因此，更厚的陶瓷基板可以实现更厚的隔离电压大功率器件模块。