陶瓷基是高導熱絕緣材料的最佳選擇嗎？

隨著電氣電子設備向高功率密度化、小型輕化和高度集成化方向的發展，設備單位體積內所產生的熱量急劇增加，熱量的不斷積累及由此產生的溫升會加速絕緣電介質的老化失效，極大地降低電氣電子設備運行的可靠性和壽命。對電子器件來說，每超過額定溫度2℃，可靠性降低10%。變壓器繞組溫度每增加6℃，預期壽命縮短一半。因此，散熱是制約電氣電子設備高功率密度化和高度集成化的瓶頸問題。

高導熱絕緣材料的種類

填充型高導熱絕緣材料： 包括環氧/硅膠基高導熱灌封膠、環氧基高導熱膠黏劑、高導熱硅膠墊片、高導熱硅脂等。

陶瓷基導熱絕緣材料：陶瓷封裝具有耐熱性好、不易產生裂紋、熱沖擊后不產生損傷、機械強度高、熱膨脹系數小、電絕緣性能高、熱導率高、高頻特性、化學穩定性高、氣密性好等優點，適用于航空航天、軍事工程所要求的高可靠、高頻、耐高溫、氣密性強的產品封裝。由于陶瓷材料所具有的良好的綜合性能，使其廣泛用于混合集成電路和多芯片模組。在要求高密封的場合，可選用陶瓷封裝。

SiC的熱導率很高，是Al₂O₃的十幾倍，熱膨脹系數也低于Al₂O₃和AlN，但是SiC的介電常數過高，所以僅適用于密度較低的封裝。AlN陶瓷是被國內外專家最為看好的封裝材料，具有與SiC相接近的高熱導率，熱膨脹系數低于Al₂O₃，斷裂強度大于Al₂O₃，維氏硬度是Al₂O₃的一半，與Al₂O₃相比，AlN的低密度可使重量降低20%，因此AlN封裝材料引起國內外封裝界越來越廣泛的重視。

高導熱絕緣材料的趨勢

展至科技產品在配合高導熱的陶瓷基體，DPC顯著提高了散熱效率，在適合高功率、小尺寸LED發展需求的產品。而陶瓷散熱基板具有新的導熱材料和新的內部結構，并且彌補了鋁金屬基板所具有的缺陷，從而改善基板的整體散熱效果。

AlN陶瓷材料從20世紀90年代開始得到廣泛地研究而逐步發展起來，是目前普遍認為很有發展前景的電子陶瓷封裝基板材料。AlN陶瓷基板的散熱效率是Al2O3基板的7倍之多，AlN基板應用于高功率LED的散熱效益顯著，進而大幅提升LED的使用壽命。AlN基板的缺點是即使表面有非常薄的氧化層也會對熱導率產生較大影響，只有對材料和工藝進行嚴格控制才能制造出一致性較好的AlN基板。

基于板上封裝技術而發展起來的直接覆銅陶瓷板(DBC)也是一種導熱性能優良的陶瓷基板。DBC基板在制備過程中沒有使用黏結劑，因而導熱性能好，強度高，絕緣性強，熱膨脹系數與Si等半導體材料相匹配。然而，陶瓷基板與金屬材料的反應能力低，潤濕性差，實施金屬化頗為困難，不易解決Al2O3與銅板間微氣孔產生的問題，這使得該產品的量產與良品率受到較大的挑戰，仍然是國內外科研工作者研究的重點。