什么是熱導率？

熱導率是描述物質傳遞熱量能力的物理量。它表示單位時間內，單位面積上的熱量傳遞量與溫度梯度之比。熱導率越大，物質對熱量的傳遞能力越強。陶瓷基板的導熱率指的是陶瓷基板材料傳導熱量的能力，通常用熱導率（W/mK）來表示。更多關于陶瓷基板及封裝技術交流資訊，敬請關注由艾邦智造舉辦的《第五屆陶瓷基板及封裝產業論壇》。

熱導率材料詳細介紹

常見的8種材料的熱導率如下：

第八名：（ZrO2）：導熱率為2-3 W/mK

第七名：壓電陶瓷：2-15 W/mK

第六名：氧化鋁18-35 W/mK

第五名：藍寶石（Al2O3）25-40 W/mK

第四名：氮化硅（Si3N4）：20-80 W/mK

第三名：氮化鋁（AlN）：170-230 W/mK

第二名：碳化硅（SiC）：120-490W/mK

排名第一的是金剛石（C）：1000-2000 W/mK

在選擇材料的時候，不僅要考慮熱導率，還要考慮化學性能，機械強度和韌性，熱膨脹系數，加工成本，介電常數和介質損耗等。

1. 金剛石（C）：導熱率為1000-2000 W/mK，是一種具有極高導熱性能和硬度的陶瓷材料，但也具有較高的價格和加工難度，常被用于高功率密度、高頻率電子器件的散熱。

▲金剛石基板（ 圖源：EDP）

2.碳化硅（SiC）：導熱率為120-490 W/mK，是一種具有極高導熱性能和機械強度的陶瓷材料，同時具有較好的化學穩定性和高溫穩定性，常被用于高功率密度、高頻率電子器件的散熱和封裝。定性，常被用于高溫電子器件的封裝和隔熱。

▲ 碳化硅散熱基板（圖源：優穎康）

3. 氮化鋁（AlN）：導熱率為170-230 W/mK，是導熱性能最好的陶瓷基板材料之一，可以有效地散熱，用于高功率密度電子器件和高頻電子器件的散熱。

左圖：氮化鋁陶瓷基板；右圖：氮化硅基板（圖源：MARUWA）

4. 氮化硅（Si3N4）：導熱率為20-80 W/mK，具有優異的機械強度和化學穩定性，通常用于高溫、高壓電子器件的封裝和散熱。

5. 藍寶石（Al2O3）：導熱率為25-40 W/mK，具有高硬度、高透明度、高化學穩定性和良好的絕緣性能，常被用于光學器件、激光器、LED照明和電力電子等領域。

▲ 藍寶石基板（圖源：龍顥光學科技）

6.氧化鋁（Al2O3）：導熱率為18-35 W/mK，具有較好的絕緣性能和機械強度，廣泛應用于電力電子、LED照明、半導體封裝等領域。

▲ 氧化鋁陶瓷基片（圖源：三鼎晟科技官網）

7.壓電陶瓷：導熱率較低，通常為2-15 W/mK，但具有良好的壓電效應和機械強度，在聲波、超聲波、振動傳感等領域有廣泛應用。

?環形和圓形壓電陶瓷（圖源：京瓷中國官網）

8.氧化鋯（ZrO2）：導熱率為2-3 W/mK，具有較好的機械強度和化學穩定性，在高溫環境下具有良好的性能穩定性，常被用于高溫電子器件的封裝和隔熱。

▲ 氧化鋯陶瓷片基板（圖源：富邦官網）

藍寶石和金剛石具有極高的硬度和導熱性能，但價格較高，加工難度也較大。壓電陶瓷具有良好的壓電效應和機械強度，但導熱性能相對較低。氮化鋁和氧化鋯具有良好的導熱性能和機械強度，適用于高功率密度、高頻率電子器件的散熱和封裝。

雖然陶瓷基板材料具有良好的導熱性能和化學穩定性，但其機械強度和韌性較差，易受到外界沖擊和振動的影響而發生裂紋和損傷。因此，在實際應用中，需要采取有效的散熱結構設計和封裝方式，以及合適的保護措施，保證陶瓷基板材料的穩定性和可靠性。更多關于陶瓷基板及封裝上下游交流資訊，點擊閱讀——艾邦智造即將在2025年6月12日蘇州舉辦的《第五屆陶瓷基板及封裝產業論壇》。

另外，不同的應用領域對于陶瓷基板的要求也有所不同。例如，在高功率密度電子器件和高頻電子器件的散熱領域，氮化鋁是首選材料，因為其導熱率高、熱膨脹系數小，能有效地保持高功率密度電子器件的穩定性；而在高溫、高壓電子器件的封裝和散熱領域，則常采用氮化硅和硼氮化鋁，因為它們具有較好的化學穩定性和機械強度，在高溫、高壓環境下能夠保持良好的性能穩定性。

需要注意的是，陶瓷基板材料的導熱率只是其熱管理性能中的一個因素，其它因素，如熱傳導路徑、散熱結構設計等，同樣重要。因此，選擇合適的陶瓷基板材料需要綜合考慮多方面因素，才能達到最佳的散熱效果和性能穩定性。

此外，不同的陶瓷基板材料在加工上也存在差異，加工難度也會影響到其適用范圍和成本。例如，氮化鋁具有高硬度和高強度，加工難度較大，需要采用鉆石工具進行加工，成本較高；而氮化硅則比較易加工，成本相對較低。

同時，在選擇陶瓷基板材料時，還需要考慮其對電路設計的影響。不同的陶瓷基板材料具有不同的介電常數和介質損耗，這會影響到電路的傳輸特性和性能穩定性。因此，需要根據具體的電路設計需求和指標要求，選擇合適的陶瓷基板材料。

文章內容來源：富力天晟

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為加強陶瓷基板及封裝行業上下游交流聯動，艾邦智造將于 2025 年 6 月 12 日在江蘇舉辦《第五屆陶瓷基板及封裝產業論壇》，本次研討的主題將圍繞氧化鋁、氧化鋯增韌氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等高性能陶瓷基板的及封裝最新研究進展、未來發展趨勢以及應用前景等方面展開，誠摯邀請產業鏈上下游朋友一起交流，為行業發展助力。

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