陶瓷基板 have been gaining popularity with the advancements in engineering, science and technology. The usefulness of ceramic substrates is matchless in sectors such as automobiles, electronics and renewable energy. Ceramic substrate differs from materials in terms of durability, lifespan, conductivity and thermal stability which contribute to the overall functionality.
陶瓷基板：详细概述
Substrates provide a robust and durable foundation for equipment in industries such as electronics, industrial, and automotive. Their surfaces are typically smooth and uniform, and most are rectangular in shape.
陶瓷基板的特性
如上所述，与任何竞争产品相比，陶瓷基板具有更优异的性能。
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特性 |
描述 |
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耐用性 |
抗压强度越高 陶瓷基板 使得它们适合于需要结构稳定性的应用。 |
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热稳定性 |
陶瓷基板 可承受高温，适用于汽车、工业和电子应用。 |
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电导率 |
陶瓷基板 是一种绝缘材料，它们可以用来减缓电流的流动。 |
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稳定 |
陶瓷基板 材料具有良好的尺寸稳定性。该特性在微电子领域有广泛的应用 |
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耐腐蚀 |
陶瓷基板 是惰性材料，这使得它们成为 陶瓷载体催化转化器 |
陶瓷基板的种类及其用途
陶瓷基板 根据材料成分的不同，陶瓷基板的类型也有所不同。不同材料的优异特性有助于工程师根据具体应用选择合适的陶瓷基板。以下列出了不同的陶瓷基板：
氧化铝陶瓷基板
Alumina ceramic is a multipurpose ceramic. They are widely used in applications that require good thermal stability .Alumina ceramics are perfect insulators. They also offer greater corrosion resistance which makes them an ideal fit for ceramic substrate catalytic convertors.
氧化铝陶瓷是优质的传感器材料。其耐恶劣环境、耐热性强、重量轻等特点使其成为传感器的理想材料。由氧化铝陶瓷制成的传感器耐磨且使用寿命更长。由于其结构稳定性，它们也广泛应用于微电子领域。
如今，氧化铝陶瓷也已征服了汽车行业。据称，氧化铝陶瓷用于发动机机体时，可将效率提升至46 %。其隔热性能和耐高温性可将能量保留在系统内部。这有利于最终用户最大限度地减少燃油消耗。
氧化铝陶瓷也用于汽车的减震器。在智能汽车中，如果使用氧化铝陶瓷，可以减少在不均匀的路面或地形上行驶时产生的振动。
Aluminum Nitride Ceramic Substrate (ALN Ceramic)
铝陶瓷 材料以其优异的导热性而闻名。它们还具有更高的电绝缘性，非常适合用于 电子基板. 顾名思义 氮化铝基板 主要由 65% 和 34% 氮左右的氧化铝组成。
热导率 ALN基板 远远高于氧化铝陶瓷。 铝陶瓷 导热系数约为 170 W/mK。其机械性能良好，约为 450 MPa，常用于工业应用。它们耐腐蚀，介电常数较低。
热膨胀 铝陶瓷 与用于芯片的硅相比，它们的含量较低。但它们的纯度也极高。
应用 Aluminum Nitride Ceramic Substrate
- Aln基板 用于电子传感器
- 由于其较高的热稳定性，它们是良好的炉材料
- 自从 铝陶瓷 由于无腐蚀性，可用作催化材料。
- 氮化铝板 用作半导体基板。由于其较高的热导率，它们具有良好的散热性。
- 由于电阻率较高， 铝基片 用作电力应用中的绝缘材料。
- 在微波设备中 铝陶瓷 用作 陶瓷封装 材料
氮化硅（Si3N4）基板
氮化硅陶瓷 具有良好的导热性和优异的机械强度。它们通常用作 电子基板. 不像 氮化铝基板 和氧化铝基板， 氮化硅 基板具有更大的功率输出、紧凑性和轻质性等优点。
Applications of Silicon nitride Ceramic Substrate
- 以薄板形式制造的硅 氮化物陶瓷 提供出色的散热性能，用于电力电子领域。
- 当今高温半导体应用更倾向于 氮化硅 陶瓷因其在高温下极高的稳定性而受到人们的青睐。
- 现代传感器技术还利用 氮化硅 （Si3N4）在航空航天、医疗等工业领域的应用。
不同类型陶瓷基板的比较
让我们看看下面的比较表。与 陶瓷基板 仅供参考。数据可以帮助您选择理想的 陶瓷基板 适合您所需应用的材料。
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不同类型陶瓷材料对比图 |
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陶瓷基板名称 |
氧化铝陶瓷 |
铝陶瓷 |
氮化硅（Si3N4） |
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常规属性 |
外貌 |
白色的 |
白色的 |
白色的 |
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%组成 |
96 - 氧化铝 |
阿尔恩 |
氮化硅 |
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吸水能力（%） |
0 |
0 |
– |
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堆积密度（g/cm3） |
3.74 |
3.3 |
3.2 |
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反射率 (%) |
94 |
30 |
– |
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机械性能 |
弯曲强度 (MPA) - 3 点 |
450 |
450 |
800 |
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表面粗糙度 |
0.2-0.75 |
0.3-0.6 |
0.55 |
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|
断裂韧性（MPam1/2) |
3 |
3 |
6.5 |
|
|
硬度（GPa） |
14 |
11 |
15 |
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弹性（GPa） |
330 |
320 |
310 |
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外倾角 |
<2 |
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热性能 |
热膨胀系数（ppm/摄氏度） |
6.5 – 7.5 |
2.5 – 3.5 |
3.3 |
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热导率（W/mK） |
24 |
170 |
30-32 |
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|
比热（Cp） |
750 |
720 |
680 |
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电气性能 |
介电常数（1MHz） |
9.8 |
8.5 |
7.8 |
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介电强度（MV/m） |
>15 |
>17 |
>14 |
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介电损耗 |
2 x 10-4 |
3 x 10-4 |
4 x 10-4 |
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体积电阻 |
>1014 |
>1014 |
>1010 （25 度） |
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电子领域的陶瓷基板
材料技术的进步和相关发明使陶瓷在各个工程领域受益匪浅。陶瓷被誉为无可比拟的材料，拥有众多技术优势。由于长期应用需要坚固耐用的工程设计和长久的使用寿命，陶瓷常被用于各个领域。
什么是基板电子？
基板电子器件 是一个潜力巨大的新兴领域。金属PCB和繁琐设计的时代已经一去不复返。陶瓷在PCB中的应用，为更强大的功能打开了大门。
印刷电路板基板基本上是任何用于集成关键电路的刚性材料。电路板的设计需要更高的精度。全球最常用的材料是纤维增强环氧树脂，因为它具有刚性和其他特性。
然而，现代科技的进步已发现陶瓷可以成功用作PCB基板。让我们来看看电子领域以及现代材料科学对该领域的影响。
陶瓷基板PCB
新一代印刷电路板因其重量轻、体积小而广受欢迎。易于操作也是该产品深受PCB设计师喜爱的另一个特性。 陶瓷基板PCB 具有较小的热膨胀系数和较高的热导率。
热导率的平均范围 陶瓷基板PCB 约为 9 – 20 W/mK。 陶瓷基板PCB 只是安装在陶瓷基板上的印刷电路板。基板材料的选择取决于应用类型。如上所述，常用的基板材料包括氧化铝、 铝陶瓷 和 Si3N4
陶瓷基板PCB的优势
- 与金属覆层PCB不同，陶瓷基板PCB具有更好的散热性能。这些电子 基材 由于没有隔离层，热量很容易穿过电路板
- 陶瓷基板PCB 由于其较低的膨胀系数和较高的热稳定性，具有更高的热兼容性。其稳定性通常在350摄氏度以上的工作温度下观察到。
- 电子基板 由陶瓷制成的材料能够抵抗 PCB 中熔融金属接触造成的任何化学侵蚀。
- 陶瓷 PCB 的介电特性还可确保系统在任何电子设备中使用时都能完美运行。
直接敷铜
它们是通过将铜粘合到 陶瓷基板 在高温熔化-扩散过程中。常用的陶瓷对应物可以是氧化铝或 Aln基板。 这 dbc底物 在直流电源领域和相关电子应用领域很有用。
DBC基板的优势
- 将高纯度化合物与基材混合，有助于实现卓越的散热效果 DBC基板.
- 元件上的热应力得到了很好的处理 DBC基板.
- 焊接工作温度在170至800度左右在技术上是可行的。该工作温度不会对相邻材料造成任何损害。
- 与其他陶瓷基材一样，它们具有耐腐蚀性和更高的机械稳定性
- 功率循环能力 DBC基板 与硅相匹配，这使得它们在电子领域非常有用。
- PCB 中的导电元件被蚀刻到 DBC 基板的铜层上。基板确保将系统与相邻部分隔离，并防止短路。
- 具体部分 直接键合铜基板 用途包括太阳能电池、激光技术、电源和航空航天
结论
现代世界充满了科技发明及其独特的益处。当然， 陶瓷基板 纳米氧化铝在材料技术领域占有特殊地位。其无与伦比的优势使其成为电子、工业、可再生能源等领域应用的理想选择。