代电子技术的迅猛发展，大功率器件的应用越来越广泛，这些器件中的内部芯片的功率都比较高，会产生大量的热，有时候局部热流密度可以超过 10 kW/cm2。导致芯片表面温度快速升高而失效。因此，对于大功率器件而言，散热始终是一个需要认真对待的问题。

在电子器件中，主要的散热通道就是封装基板。现在常见的散热基板可分为三种：金属基板、陶瓷基板以及复合基板。

金属基板是最早使用也是应用非常广泛的散热基板，主要包括包括铜、铝及其合金基板。金属作为基板材料有两个突出优点，一是热导率较高，比如铝的热导率可达237 W/m·K，铜的热导率可达401 W/m·K，散热效果好。二是具有较高的机械强度和良好的可加工性，很容易根据产品的要求加工成所需的形状。不过金属基板也存在一些明显的缺点，比如热通量较大时，散热效果大幅降低；有些金属密度大（比如铜的密度为8.9g/cm3），导致产品过重，不适于在轻便产品中使用，等等。特别金属材料大多是导电的，作为基板使用时，需要额外的绝缘层来避免短路。但这些绝缘层（比如高分子绝缘胶）的热导率通常都不高，导致电子元件上的热不能很好传送到基板上，最后整体的散热效果并没有想象的那么好。另外，如果在高压、高频条件下使用，还容易老化或击穿。

和金属基板相比，陶瓷基板具有绝缘、耐高温、化学稳定性好等突出优点，能够在高温环境下保持稳定的性能，因此最适于在高电压、高频率的大功率器件中使用。如今最常见的陶瓷基板就是氧化铝陶瓷基板，占陶瓷基板总量的80%以上。氧化铝陶瓷的绝缘性能极佳，因此用于电子器件时可省去额外的绝缘层结构。比如，上海三思光电生产的LED灯，就是将灯珠直接焊接在氧化铝陶瓷基板上，不仅结构简单，而且灯珠产生的热量能被迅速带走，散热效果十分突出。

过，氧化铝陶瓷的热导率较低，95氧化铝瓷的热导率仅为20-25 W/m·K。为了适用散热要求更高的场合，近年来一些高热导率的陶瓷基板正在迅速发展，比如氮化硅、氮化铝、氮化硼等。其中最成熟的是氮化铝陶瓷基板，氮化铝的理论热导率可达320W/m·K，因此散热性能极佳。有人在高功率 LED中分别采用氮化铝和氧化铝为散热基板，结果发现，采用氮化铝基板的最高结温为78 ℃，远低于采用氧化铝基板的最高结温的120℃。

当然，陶瓷基板也有一些明显的缺点。比如脆性较大，受冲击时容易破裂；又比如制备工艺复杂，成本较高，且不容易获得形状复杂、尺寸精密的产品……这些都是有待于进一步研究解决的。

复合基板可分为两类，一类是以高分子材料为基的柔性基板。柔性基板因为可以弯曲、变形，在某些场合很难其它两种基板替代。但高分子材料的热导率通常都很低（一般低于0.5 W/m·K），远远无法满足实际散热需求。因此常常需要加入导热填料，包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅等。当填料和工艺选择合适时，效果的确比较明显。比如，有人采用模压成型工艺可以制备得到的氮化硼-聚丁烯复合基板，其热导率达20-35W/m.K。

另一类则是陶瓷基或金属基的复合基板，包括陶瓷-陶瓷、陶瓷-金属和金属-金属等多种复合形式。其中，陶瓷-陶瓷、陶瓷-金属基板主要是为了进一步提高散热。比如有人利用超高压烧结工艺，制备出高密度的碳化硅-金刚石复合基板，其热导率可达 600W/m.K；又如，有人采用真空无压浸渗技术，在多孔碳化硅陶瓷中熔渗金属铝，获得碳化硅-铝复合基板，其热导率可达235 W/m.K，并具有较低的热膨胀系数（8×10-6/ K）。而金属-金属复合，则更多是为了改善其它性能。比如金属钨的热导率较高，热膨胀系数也较小，但密度太大（19.35g/.cm3），加入10%铜后，在进一步提高热导率的同时，还可降低其密度，有利于其应用。

复合基板是当前散热基板发展的热点，但制备工艺复杂、成本较高，技术上存在的问题也不少（比如陶瓷-金属相界面结合强度等）。这方面的相关知识，我们有机会再聊吧。