氮化铝陶瓷电路板性能和导热能力

市场上用户需求量最多的氮化铝陶瓷电路板，在大功率集成电路广泛使用。采用的电路板材料一直沿用AL2O3和Beo陶瓷，但是AL2O3基板的导热率低、热膨胀系数与Si不太匹配；Beo虽然具有优异的综合性能，但其具有较高的生产成本和剧毒的缺点限制了它的应用推广。因而无论是性能、成本、环保要求方面来看AL2O3和Beo陶瓷已经不能满足电子功率器件的发展和需求了，取而代之是氮化铝陶瓷电路板。

一、氮化铝陶瓷电路板性能

氮化铝陶瓷具备优异的综合性能，是近年来受到广泛关注的新一代先进陶瓷，在多方面都有着广泛的应用前景，尤其是其具有高导热率、低介电常数、低介电损耗、优良的电绝缘性，与硅相匹配的热膨胀系数及无毒性等优点，使其成为高密度、大功率和高速集成电路板与封装基板的理想材料。

二、氮化铝陶瓷电路板是导热率较高的散热基板

在氮化铝一系列重要性质中，最为显著的是高导热率。其主要机理为：通过点阵或晶格震动，即借助晶格波或热波进行传递。氮化铝陶瓷为绝缘陶瓷材料，对于绝缘陶瓷材料，热能以原子振动方式传递，属于声子导热，声子在它的导热过程中扮演者重要的角色。氮化铝热导率理论上可达320W(m·K)，但由于氮化铝中有杂质和缺陷，导致氮化铝陶瓷电路板的导热率达不到理论值。氮化铝粉末中杂质主要是氧、碳，另外还有少量的金属离子杂质，在晶格中产生各种缺陷形式，这些缺陷对声子的散射会导致热导率。即便如此，氮化铝陶瓷电路板也是目前市场上导热率最高的电路板。

三、氮化铝陶瓷电路板的成型工艺也会影响到导热率

 陶瓷基板成型主要有压膜、干压、和流延成型三种方法。其中以流延法成型生产效率最高，且易于实现生产的连续化和自动化，改善产品质量，降低成本，实现大批量生产，生产基板的厚度可以薄至于10μm以上，厚度1mm以下。流延成型是氮化铝陶瓷电路板向实用化转化的重要一步，有着重要的应用前景。

 流延成型工艺包括浆料制备、球磨、成型、干燥、剥离基带等过程，该工艺方法的特点是设备简单、工艺稳定、可连续操作、生产效率高、可实现自动化。流延法制备陶瓷基板对工艺要求非常严格，要制得性能良好的氮化铝陶瓷基板，必须对流程中的每一个工序做到最优化。影响氮化铝陶瓷电路板的因素有浆料粘度，排胶和预烧结，这会影响到基板的平整度、导热率等等。