陶瓷主要用于汽车制造业

氧化铝基板是目前应用最广泛、最经济、最有效的陶瓷基板材料。它具有绝缘性好、化学性能稳定、导热系数高、高频性能好等特点,具有良好的综合性能。在汽车行业,得益于行业的快速发展,氧化铝陶瓷基板的需求量逐年增加。

氧化铝陶瓷基板在汽车制造业中的应用

IGBT 封装

IGBT 是现代电力电子设备的主导器件,是国际公认的电力电子技术第三次革命的最具代表性的产品。IGBT 是能量转换和传输的核心器件。它可以根据信号指令调节电路中的电压、电流、频率、相位等。它主要用于汽车制造中的电机控制器、车载空调等。在传统的 IGBT 模块中,氧化铝精密陶瓷基板是最常用的精密陶瓷基板。但是,由于氧化铝精密陶瓷基板的导热系数相对较低,与硅的热膨胀系数匹配性较差,因此不适合作为大功率模块的封装材料。

传感器芯片封装

对汽车传感器的要求是,能在汽车特有的恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、噪音、废气)中长期使用,而且体积小、重量轻、重复使用性好、输出范围广。氧化铝陶瓷基板具有耐热、耐腐蚀、耐磨损的特点,并具有潜在的优异电磁和光学功能。近年来,随着制造技术的进步,氧化铝陶瓷已得到充分利用。氧化铝陶瓷材料制成的传感器可完全满足上述要求。具有代表性的应用包括激光雷达、照相机、毫米波雷达等。

LED 包装

近年来,LED 照明技术已广泛应用于汽车制造领域,如前大灯、尾灯、指示灯、环境灯、显示屏背光灯等。LED的功率越高,就越需要注意其散热问题--如果LED工作时产生的热量不能有效散出,LED结温就会过高,这不仅会导致LED发光效率迅速衰减,还会对LED造成损坏,对使用寿命产生致命影响。目前使用的氧化铝陶瓷基板不仅成本较低,而且可以高效、环保地生产出高功率、高精度、低成本、高附着力、高表面平整度的 LED 陶瓷散热基板。因此,它已被广泛应用于 LED 领域。

氧化铝陶瓷基板的质量要点

然而,氧化铝陶瓷虽然能满足基板的刚性承重要求和耐环境腐蚀性能,但其理论导热系数和实际导热系数均较低。因此,为了更好地满足电子工业的发展要求,必须提高基板产品的质量。因此,必须重视原材料 Al2O3 粉末的质量、性能指标和制造工艺的选择。

原材料制备

经过长期的研究和生产应用,Al2O3 的纯度、α 相含量、晶体形貌、粒度分布等指标对基材产品的质量影响较大。因此,一般要求是

  • Na2O 含量小于 0.1%,Fe、Fe2O 和 H2O 含量尽可能低;
  • 晶体形态最好是球形;
  • 原材料氧化铝的 α 相转化率应适当控制并保持稳定;
  • 氧化铝应彻底研磨,以减少颗粒结块。

制造工艺

除了原材料的选择,成型和烧结工艺也是决定成败的关键因素。在成型技术方面,常用的有注塑成型、干压成型和胶带浇铸。然而,注塑成型虽然效率高,但难以制作大尺寸板材;干压成型产品密度高,基材的平整度容易保证,但生产效率低。带式浇注具有生产效率高和超薄的双重优点,但由于生坯密度低,烧结时容易变形。因此,为了提高大尺寸基板的优质产品率,目前业界的研究重点是优化烧结方法和烧结添加剂的选择。

总结

总之,氧化铝陶瓷基板材料在当前的汽车研发和生产阶段得到了越来越多的应用。但是,要想在未来的汽车制造业中引入和采用更多的氧化铝陶瓷基板和智能陶瓷产品,还需要在氧化铝陶瓷原料制备、材料评估和利用技术等多方面继续开展研究。