中國陶瓷CMF設計研究應用平臺
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電子封裝基板主要可分為高分子基板、金屬基板和陶瓷基板幾類。金屬基板和高分子基板受限于功率器件對導熱、耐熱、絕緣、強度與熱匹配性能的要求，而陶瓷材料具有熱導率高、耐熱性好、高絕緣、高強度、與芯片材料熱匹配等性能，非常適合作為功率器件封裝基板，目前已在半導體照明、激光與光通信、航空航天、汽車電子、深海鉆探等領域得到廣泛應用。
陶瓷基板材料
1.氧化鋁陶瓷基板
氧化鋁陶瓷呈白色，氧化鋁陶瓷基片成型方法主要有軋膜法、流延法和凝膠注膜法等。氧化鋁陶瓷具有原料來源豐富、價格低廉、絕緣性高、耐熱沖擊、抗化學腐蝕及機械強度高等優點，是一種綜合性能較好的陶瓷基片材料，占陶瓷基片材料總量的 80%以上。但由于其熱導率相對較低，熱膨脹系數較高，一般應用在汽車電子、半導體照明、電氣設備等領域。
2.氮化鋁陶瓷基板
氮化鋁材料呈灰白色，其熱導率為氧化鋁陶瓷的6~8倍，但熱膨脹系數只有其50%，此外還具有絕緣強度高、介電常數低、耐腐蝕性好等優勢。除了成本較高外，氮化鋁陶瓷綜合性能均優于氧化鋁陶瓷，是一種非常理想的電子封裝基片材料，尤其適用于導熱性能要求較高的領域。
3.氮化硅陶瓷基板
氮化硅陶瓷基片硬度大、強度高、熱膨脹系數小、耐腐蝕性高。氮化硅陶瓷抗彎強度高，耐磨性好，是綜合機械性能最好的陶瓷材料，同時因其熱膨脹系數最小，被認為是一種很有潛力的功率器件封裝基片材料。但是其制備工藝復雜，成本較高，熱導率偏低，主要適合應用于強度要求較高但散熱要求不高的領域。
4.氧化鈹陶瓷基板
氧化鈹材料密度低，具有纖鋅礦型和強共價鍵結構，其粉末與基片均為白色，因其較低的相對分子量，其熱導率高，綜合性能好。 但因氧化鈹材料粉體具有毒性、生產成本高、熱導率隨著溫度升高而降低，限制了氧化鈹的推廣應用。但在某些大功率、高頻半導體器件以及航空電子設備和衛星通訊中，為了追求高導熱和理想高頻特性，仍在采用氧化鈹陶瓷基片。
5.碳化硅、氮化硼陶瓷基片
碳化硅、氮化硼等也都可作為陶瓷基片材料。碳化硅多晶體熱導率較低，材料介電常數為40，是AlN陶瓷的4倍，限制了其高頻應用。氮化硼材料具有較好的綜合性能，但作為基片材料，它沒有突出優點，且價格昂貴，與半導體材料熱膨脹系數也不匹配，目前仍處于研究中。
陶瓷基板的應用
1.電力電子器件封裝
絕緣柵雙極晶體管(IGBT)封裝主要采用DBC陶瓷基板，DBC基板金屬線路層較厚，載流能力大、耐高溫性好、可靠性高等特點。
2.激光器(LD)封裝
LD封裝須采用導熱性能好、熱膨脹系數匹配的陶瓷基板。由于氮化鋁陶瓷具有熱導率高、熱膨脹系數低等優點，因此LD封裝普遍使用氮化鋁陶瓷基板。
3.發光二極管(LED)封裝
大功率LED封裝基板先后經歷了金屬支架、金屬基板和陶瓷基板。由于陶瓷基板具有高絕緣、高導熱和耐熱、低膨脹等特性，特別是采用垂直通孔技術的DPC陶瓷基板，可有效滿足倒裝共晶、COB(板上芯片封裝)、CSP(芯片尺寸封裝)等技術白光 LED 封裝需求。對于紫外LED模組，采用三維陶瓷基板，可滿足其高效散熱與氣密封裝需求。
4.熱電制冷器(TEC)封裝
熱電制冷片是一種常用的半導體制冷器件，由于熱電制冷效率與半導體粒子數量呈正相關，單位面積粒子數量越多，熱電制冷效率越高。DPC陶瓷基板精度高，可提高粒子布置密度，從而有效提高熱電制冷效率。
5.高溫電子器件(HTE)封裝
航空航天、深海鉆探、汽車等領域電子器件需要能夠在極端環境(如高溫、高濕、高壓、高腐蝕、高輻射、高頻振動等)下工作，因此封裝材料必須具有高耐熱性和抗濕性，同時器件芯片必須密封于腔體中，避免外界環境的侵蝕和破壞。三維陶瓷基板(如HTCC、LTCC、MPC和DMC等)具有高強度腔體結構，氣密性良好，可滿足惡劣環境下器件封裝要求。
6.其他功率器件封裝
陶瓷基板也同樣應用在很多其他功率或高溫器件封裝中。如聚焦光伏器件封裝，由于聚焦作用導致太陽光密度加，芯片溫度升高，必須采用陶瓷基板強化散熱。在微波射頻領域，為了降低損耗，需采用高頻特性良好的HTCC或 LTCC基板來提高速度。
（參考文獻：電子封裝陶瓷基板-程浩;陳明祥;羅小兵;彭洋;劉松坡）
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