電路板用導熱絕緣介質材料

無論是起支撐作用的電路板（金屬絕緣基板）、起電氣連接作用的互聯材料（燒結銀焊接）、起絕緣和環境保護作用的包封材料（環氧灌封料），還是起散熱作用的界面熱導材料，都對電力電子器件的電氣性能、抗電磁干擾特性、熱特性、器件的效率及可靠性等影響顯著，是電力電子器件領域除芯片本身之外的另一核心部分。

電路板基板按照材質的不同可以分為3類：聚合物絕緣基板、金屬基板和陶瓷基板。

聚合物絕緣基板：采用高耐熱、熱阻性好的聚酰亞胺樹脂為基材的柔性基板制備的柔性電路板，可應用于需要三維高封裝密度的中低功率電力電子模塊裝置。

金屬基板：具有更高的熱導率，多用于對散熱性能要求較高的領域；與厚膜陶瓷基板相比，金屬基板的力學性能更為優良，因此，金屬基板具有獨特優勢。典型的金屬基板包括3層，第一層為導電層，即線路層，一般為銅箔；第二層為導熱絕緣層，主要起絕緣、粘接和散熱的作用；第三層為金屬基層，即底層散熱層，所用材料為鋁、銅等金屬板，以及像銅-石墨、鋁-碳化硅這樣的復合導電基板等。導熱絕緣層主要由提供粘接性能的有機樹脂和高導熱無機填料組成。有機高分子材料結構中通常含有較多的缺陷，分子振動和晶格振動不協調，導致聲子散亂程度高，因此具有較低的熱導率。目前有機樹脂使用最多的是環氧樹脂，也常用聚乙烯醇縮丁醛、丙烯酸酯、聚氨酯等改性的環氧樹脂。還有一些其他種類的樹脂如酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯以及聚苯醚等。導熱絕緣層的導熱性主要取決于其中的填料，可供選擇的填料有Al2O3、MgO、ZnO、BeO、h-BN、Si3N4以及AlN等。其中，Al2O3雖然熱導率不高，但是其球形度好，容易在有機樹脂中分散，適宜高填充量，并且價格便宜，因此應用較多。高導熱金屬基板材料的生產廠家主要以美國貝格斯、日本理化工業所、CMK、松下、利昌工業株式會社等為代表。

陶瓷基板：主要在寬禁帶半導體器件中起連接芯片與外電路的作用，同時兼具支撐、散熱、保護和絕緣的功能。目前所知的能夠用于絕緣基板的、導熱性能優越的材料當屬金剛石，其熱導率高達3000 W/(m?K)，其他的具有強共價鍵鍵合結構的Al2O3、AlN等單晶共價鍵材料熱導率也僅大于30 W/(m?K)。陶瓷基板由陶瓷絕緣層和鍍覆金屬層組成，目前常用的陶瓷絕緣層材料主要有Al2O3、AlN和Si3N4。陶瓷基板按結構與制作工藝可以分為：厚膜陶瓷基板（Thick Film Ceramic，TFC）、直接鍵合銅陶瓷基板（Direct Bonded Copper，DBC）、直接電鍍覆銅陶瓷基板（Direct Plated Copper，DPC）以及活性金屬釬焊陶瓷基板（Active Metal Bond，AMB）等。

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1.導熱絕緣材料在電力電子器件封裝中的應用-知乎

2.導熱絕緣材料在碳化硅模塊封裝中的應用