什么是热导率？
热导率是描述物质传递热量能力的物理量。它表示单位时间内，单位面积上的热量传递量与温度梯度之比。热导率越大，物质对热量的传递能力越强。陶瓷基板的导热率指的是陶瓷基板材料传导热量的能力，通常用热导率（W/mK）来表示。更多关于陶瓷基板及封装技术交流资讯，敬请关注由艾邦智造举办的《第五届陶瓷基板及封装产业论坛》。
热导率材料详细介绍
常见的8种材料的热导率如下：
第八名：（ZrO2）：导热率为2-3 W/mK
第七名：压电陶瓷：2-15 W/mK
第六名：氧化铝18-35 W/mK
第五名：蓝宝石（Al2O3）25-40 W/mK
第四名：氮化硅（Si3N4）：20-80 W/mK
第三名：氮化铝（AlN）：170-230 W/mK
第二名：碳化硅（SiC）：120-490W/mK
排名第一的是金刚石（C）：1000-2000 W/mK
在选择材料的时候，不仅要考虑热导率，还要考虑化学性能，机械强度和韧性，热膨胀系数，加工成本，介电常数和介质损耗等。
1. 金刚石（C）：导热率为1000-2000 W/mK，是一种具有极高导热性能和硬度的陶瓷材料，但也具有较高的价格和加工难度，常被用于高功率密度、高频率电子器件的散热。
▲金刚石基板（ 图源：EDP）
2.碳化硅（SiC）：导热率为120-490 W/mK，是一种具有极高导热性能和机械强度的陶瓷材料，同时具有较好的化学稳定性和高温稳定性，常被用于高功率密度、高频率电子器件的散热和封装。定性，常被用于高温电子器件的封装和隔热。
▲ 碳化硅散热基板（图源：优颖康）
3. 氮化铝（AlN）：导热率为170-230 W/mK，是导热性能最好的陶瓷基板材料之一，可以有效地散热，用于高功率密度电子器件和高频电子器件的散热。
左图：氮化铝陶瓷基板；右图：氮化硅基板（图源：MARUWA）
4. 氮化硅（Si3N4）：导热率为20-80 W/mK，具有优异的机械强度和化学稳定性，通常用于高温、高压电子器件的封装和散热。
5. 蓝宝石（Al2O3）：导热率为25-40 W/mK，具有高硬度、高透明度、高化学稳定性和良好的绝缘性能，常被用于光学器件、激光器、LED照明和电力电子等领域。
▲ 蓝宝石基板（图源：龙颢光学科技）
6.氧化铝（Al2O3）：导热率为18-35 W/mK，具有较好的绝缘性能和机械强度，广泛应用于电力电子、LED照明、半导体封装等领域。
▲ 氧化铝陶瓷基片（图源：三鼎晟科技官网）
7.压电陶瓷：导热率较低，通常为2-15 W/mK，但具有良好的压电效应和机械强度，在声波、超声波、振动传感等领域有广泛应用。
环形和圆形压电陶瓷（图源：京瓷中国官网）
8.氧化锆（ZrO2）：导热率为2-3 W/mK，具有较好的机械强度和化学稳定性，在高温环境下具有良好的性能稳定性，常被用于高温电子器件的封装和隔热。
▲ 氧化锆陶瓷片基板（图源：富邦官网）
蓝宝石和金刚石具有极高的硬度和导热性能，但价格较高，加工难度也较大。压电陶瓷具有良好的压电效应和机械强度，但导热性能相对较低。氮化铝和氧化锆具有良好的导热性能和机械强度，适用于高功率密度、高频率电子器件的散热和封装。
虽然陶瓷基板材料具有良好的导热性能和化学稳定性，但其机械强度和韧性较差，易受到外界冲击和振动的影响而发生裂纹和损伤。因此，在实际应用中，需要采取有效的散热结构设计和封装方式，以及合适的保护措施，保证陶瓷基板材料的稳定性和可靠性。更多关于陶瓷基板及封装上下游交流资讯，点击阅读——艾邦智造即将在2025年6月12日苏州举办的《第五届陶瓷基板及封装产业论坛》。
另外，不同的应用领域对于陶瓷基板的要求也有所不同。例如，在高功率密度电子器件和高频电子器件的散热领域，氮化铝是首选材料，因为其导热率高、热膨胀系数小，能有效地保持高功率密度电子器件的稳定性；而在高温、高压电子器件的封装和散热领域，则常采用氮化硅和硼氮化铝，因为它们具有较好的化学稳定性和机械强度，在高温、高压环境下能够保持良好的性能稳定性。
需要注意的是，陶瓷基板材料的导热率只是其热管理性能中的一个因素，其它因素，如热传导路径、散热结构设计等，同样重要。因此，选择合适的陶瓷基板材料需要综合考虑多方面因素，才能达到最佳的散热效果和性能稳定性。
此外，不同的陶瓷基板材料在加工上也存在差异，加工难度也会影响到其适用范围和成本。例如，氮化铝具有高硬度和高强度，加工难度较大，需要采用钻石工具进行加工，成本较高；而氮化硅则比较易加工，成本相对较低。
同时，在选择陶瓷基板材料时，还需要考虑其对电路设计的影响。不同的陶瓷基板材料具有不同的介电常数和介质损耗，这会影响到电路的传输特性和性能稳定性。因此，需要根据具体的电路设计需求和指标要求，选择合适的陶瓷基板材料。
文章内容来源：富力天晟
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