散热基板是电子设备(如功率半导体、LED 灯珠、新能源汽车逆变器)中 “热量传导与消散” 的关键部件,其性能直接决定设备的散热效率与运行稳定性,核心性能可从热性能、电性能、机械性能、环境适应性四大维度展开,具体如下:
一、热性能:决定散热效率的核心指标
热导率(导热系数):这是散热基板关键的性能参数,单位为 W/(m・K),代表基板传导热量的能力。常规基板中,金属基板(如铝基板)热导率约 100-230W/(m・K),陶瓷基板(如氧化铝陶瓷)约 20-30W/(m・K),氮化铝陶瓷基板可达 150-200W/(m・K)。热导率越高,热量从发热元件(如芯片)传递到基板表面的速度越快,能效避免元件局部过热(如功率芯片温度超 125℃易失效)。
热膨胀系数(CTE):指基板受热时的尺寸变化率,单位为 10⁻⁶/K。若基板与发热元件(如硅芯片 CTE 约 3.5×10⁻⁶/K)的 CTE 差异过大,温度变化时会产生热应力,导致焊点开裂、基板变形,影响设备寿命。例如陶瓷基板 CTE(氧化铝约 7×10⁻⁶/K)与硅芯片更接近,适配性优于铝基板(CTE 约 23×10⁻⁶/K),常用于高精度功率模块。
二、电性能:保障设备绝缘与全
电气绝缘性:多数场景下(如 LED 驱动、电源模块),散热基板需分隔发热元件与金属散热结构,避免漏电,因此需具备高绝缘性能。通常用体积电阻率(≥10¹⁴Ω・cm)和击穿电压(≥2kV/mm)衡量,陶瓷基板、绝缘金属基板(IMS,如铝基覆铜板)的绝缘层(环氧树脂、聚酰亚胺)均能满足要求,而金属基板需搭配绝缘层使用,否则不具备绝缘性。
耐电压性:在高压设备(如新能源汽车高压逆变器)中,基板需承受高电压(如 1000V 以上),需避免绝缘层被击穿。例如氮化铝陶瓷基板击穿电压可达 15-20kV/mm,远高于环氧树脂绝缘层(约 2-5kV/mm),更适合高压场景。
三、机械性能:确保结构稳定与安装适配
抗弯强度:指基板抵抗弯曲变形的能力,单位为 MPa。陶瓷基板(如氧化铝陶瓷抗弯强度约 300-400MPa)脆性较高,安装时需避免剧烈冲击;金属基板(铝基板抗弯强度约 100-150MPa)韧性好,适合需弯折的场景(如柔性 LED 灯带)。抗弯强度不足会导致基板在安装或使用中开裂,丧失散热功能。
表面平整度:基板表面粗糙度(Ra)需控制在 0.5-2μm,确保发热元件与基板紧密贴合(间隙≤0.1mm),减少接触热阻(接触热阻过大会使散热效率下降 30% 以上)。例如陶瓷基板经抛光处理后表面平整度更高,适合芯片直接贴合(DBC,直接覆铜陶瓷基板)的高精度安装方式。