散热基板的材料选择需兼顾导热性能、电气绝缘性、机械强度及成本等因素,常见类型可分为金属基、陶瓷基和复合基三大类,具体如下:
一、金属基散热基板
以金属为基底,兼具良好导热性和结构强度,适合中功率散热场景。
铝基基板:成本低、重量轻,导热系数约 10-20 W/(m・K),表面通常覆绝缘层(如环氧树脂),广泛用于 LED 照明、汽车电子等中小功率设备。
铜基基板:导热性能更优(导热系数约 200-400 W/(m・K)),但重量大、成本高,常用于大功率电源模块、电机控制器等高热流密度场景。
铁基基板:导热性一般(约 50 W/(m・K)),但机械强度高、腐蚀性强,多用于恶劣环境下的工业设备。
二、陶瓷基散热基板
以陶瓷为核心,兼具高导热性和优异电气绝缘性,适合高功率、高绝缘要求场景。
氧化铝(Al₂O₃)基板:性价比高,导热系数约 20-30 W/(m・K),绝缘强度高(>10kV/mm),是常用的陶瓷基板,适用于 LED 驱动、功率半导体模块。
氮化铝(AlN)基板:导热性能优异(约 180-240 W/(m・K)),绝缘性好且热膨胀系数与硅芯片接近,适合大功率芯片(如 IGBT)的散热,但成本较高。
氮化硅(Si₃N₄)基板:导热系数约 80-100 W/(m・K),机械强度高、抗冲击性强,常用于汽车发动机舱、航空航天等振动剧烈的环境。
三、复合基散热基板
通过复合材料结合不同材料的优势,平衡性能与成本。
金属芯印刷电路板(MCPCB):由金属基底(铝或铜)、绝缘层和铜箔组成,兼顾金属的高导热性和 PCB 的电路集成性,是 LED 灯珠的主流散热载体。
碳基复合材料基板:如碳纤维增强树脂基板,重量轻、导热性适中(约 30-50 W/(m・K)),适合对轻量化要求高的设备(如无人机电机)。
导热硅胶基板:柔性好,可贴合不规则表面,导热系数约 1-5 W/(m・K),多用于小型电子元件(如芯片、传感器)的辅助散热。