TEC科普小课堂丨常用半导体制冷片基板全解析,一篇搞定!

发布于: 2025-11-06 09:49

在半导体制冷片的内部结构中,基板是最关键的组成部分之一。它承载着半导体晶粒,是热量传递的核心通道。优质的基板能提升制冷片的性能与寿命,而基板选择不当可能会拉低整个TEC系统的制冷效率。本文将带你了解不同类型基板各自的特点和适用场景。

 

一、DBC基板:平衡成本、性能和工艺

DBC基板采用直接覆铜陶瓷技术,通过高温将铜箔与陶瓷基材(如氧化铝Al₂O₃)牢固烧结而成,具备良好的导热性、绝缘性和结构稳定性。由于工艺成熟、成本适中,DBC基板广泛应用于冰箱、除湿机、手机散热背夹等电子消费品,是兼顾性能与经济的理想选择。

1.成本低:材料与制造成本较低,性价比高,适合大规模应用。

2.工艺成熟:制备流程简单、工艺稳定,易于实现规模化生产。

3.载流能力强:铜层厚实,可承载数安至数十安电流,满足大电流驱动需求。

4.散热性能好:搭配高导热陶瓷基材,有效导热,满足多数消费级产品的散热要求。

 

二、DPC基板:高导热率与高成本

DPC基板的制造采用薄膜工艺与光刻技术相结合的方式:先在陶瓷表面溅射一层金属种子层,再通过电镀加厚形成精细电路。尽管工艺涉及真空镀膜、光刻、电镀等多道工序,技术门槛高,设备投入大,整体成本高于DBC基板,但凭借高精度和高可靠性,DPC基板广泛应用于光通信激光器温控、医疗设备等对温控精度和器件尺寸要求较高的高端领域,是精密电子设备散热的理想选择。

1.工艺复杂:流程涉及真空镀膜、光刻、电镀等多道工序,技术门槛较高。

2.成本较高:因设备投入大、工艺流程复杂,整体制造成本通常高于DBC基板。

3.高精度线路:线宽线距可达10-50μm,线路平整度极佳,支持高密度布线和微型化TEC设计。

4.优良热导率:采用AlN陶瓷(热导率180W/m·K左右)时,热导率表现优秀。

 

三、粘结基板:专为严苛工况设计

粘结基板是一种专为严苛环境设计的特殊结构基板,通过弹性胶层将陶瓷与铜导流片粘接,有效缓冲热应力,提升TEC在高温、高湿、振动等复杂工况下的稳定性和耐用性。主要适用于医疗设备等对长期稳定性、抗疲劳性和产品寿命要求极高的领域,能大幅降低因热胀冷缩引发的开裂或失效风险,确保器件持久稳定运行。

1.特殊缓冲结构:陶瓷片和铜导流片之间采用特殊弹性胶水进行粘连,而非直接焊接。

2.抗热应力强:TEC在反复发热、制冷循环中会因热胀冷缩产生应力。弹性胶层能有效吸收和缓冲这一部分应力,显著降低基板与芯片开裂的风险,大幅延长使用寿命。

3.工艺与成本:自动化程度低,需要人工进行粘贴,导致人工成本较高。

4.高可靠性:在高温高湿保存和温度循环等严苛的可靠性测试中,粘结基板的表现远优于传统刚性连接的基板。

 

四、金属基板:低成本和轻量化

金属基板由金属基底、绝缘层和导电铜箔三层结构组成,具备重量轻、加工便捷、成本低等优势。虽然它的导热性能不如陶瓷类基板,但已足够满足多数常规散热需求。尤其适用于对散热要求不高、追求轻量化、注重成本控制的应用场景。

1.成本低:主要分为铝基板和铜基板两类。铝基板成本较低,经济实惠;同样体积下,铜基板成本高于铜基板,但导热性更强。这两种材质的成本比其他基板都要低。

2.加工便捷:机械加工性能好,易于切割、冲压成型,适合大批量生产。

3.表面易损:铝和铜材质较软,加工和搬运过程中易产生划痕或磕碰损伤。

4.电气绝缘性有限:绝缘层的介电强度低于陶瓷基板,无法用于高电压或高可靠性场景。

5.重量超轻:同样面积下,金属基板的重量比上述其他基板都要轻。

 

选型建议

☑️追求性价比

推荐选用DBC基板:成本适中,工艺成熟,性能稳定,在成本、性能与可制造性之间实现最佳平衡。

☑️对线路精度和尺寸微型化要求高

推荐选用DPC基板:线宽线距可达10~50μm,表面平整,支持高密度布线,适用于高精度、小型化TEC设计。

☑️应对极端工况与频繁温度循环

推荐选用粘结基板:弹性胶层可有效缓冲热应力,显著降低开裂风险。在高温高湿、大温差等严苛环境下,具备更长的使用寿命和更高可靠性。

☑️对导热要求低,注重轻量化和成本控制

推荐选用金属基板:重量轻、加工简便、成本低,适用于对散热性能要求不高的中低端应用场景。

 

作为全球领先的半导体制冷器件行业供应商,FerroTec先导热电为您提供高性能半导体制冷片,功率、材料、外观均可定制。如需了解产品详情/获取方案,欢迎与我们联系:0571-89712612。

 

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