Keraminiai substratai: Al₂O3, AlN, Si3N4

1. Pagrindinė keraminių substratų misija

Didžiojoje šiuolaikinės elektronikos pramonės schemoje keraminiai substratai, nors ir dažnai paslėpti užkulisiuose, atlieka nepakeičiamą ir lemiamą vaidmenį. Nuo aukšto dažnio signalo perdavimo 5G bazinėse stotyse iki variklių valdiklių naujose energijos transporto priemonėse ir pagrindinio galios puslaidininkių pakuotės sluoksnio – keraminiai substratai tvirtai išlieka elektroninių prietaisų šerdyje, tyliai atlikdami dvigubą „šilumos išsklaidymo pagrindo“ ir „izoliacijos sergėtojo“ misiją.

Kaip pavyzdį paėmus 5G bazines stotis, jos veikimo metu išskiria daug šilumos. Jei šios šilumos nepavyks išsklaidyti laiku, įrangos veikimas labai pablogės arba net sukels gedimų. Keraminiai pagrindai, turintys puikų šilumos laidumą, gali greitai pašalinti šilumą, užtikrindami stabilų bazinės stoties darbą. Naujų energetinių transporto priemonių variklių valdikliuose keraminiai substratai turi atlaikyti ne tik aukštos temperatūros aplinką, bet ir aukštos įtampos bei didelės srovės bandymus. Puikios jų izoliacinės savybės ir mechaninis stiprumas užtikrina patikimą variklio efektyvų veikimą.

Remiantis patikimomis prognozėmis, pasaulinė keraminių substratų rinka turėtų išaugti nuo 1,13 mlrd. USD 2022 m. iki 4,15 mlrd. Šį spartų augimą lemia sprogstamoji galios elektronikos, trečiosios kartos puslaidininkių ir aukščiausios klasės įrangos paklausa. Sparčiai tobulėjant technologijoms, šios sritys kelia vis aukštesnius reikalavimus elektroninių prietaisų veikimui, todėl keraminiai substratai, kaip pagrindinė medžiaga, tampa vis svarbesni.

2. Trijų pagrindinių substratų techniniai profiliai

Tarp didelės keraminių substratų šeimos aliuminio oksidas (Al2O3), aliuminio nitridas (AlN) ir silicio nitridas (Si₃N4) yra trys ryškiausi, kiekvienas iš jų ryškiai šviečia skirtingose ​​taikymo srityse dėl savo unikalių medžiagų savybių.

Aliuminio oksido (Al₂O3) keramikos substratai gali pasigirti 60 metų industrializacijos patirtimi, brandžiomis technologijomis ir palyginti mažomis sąnaudomis. Jų didelė gamybos apimtis ir išskirtinis ekonomiškumas leido jiems užimti didelę žemos ir vidutinės klasės rinkos dalį. Bendrosios plataus vartojimo elektronikos, tokios kaip išmanieji telefonai ir planšetiniai kompiuteriai, srityje aliuminio oksido keramikos substratai atitinka didelio masto gamybos poreikius dėl stabilaus veikimo ir prieinamos kainos. Tačiau elektroniniams gaminiams tobulėjant link miniatiūrizavimo, didelio dažnio ir didelės galios, santykinai mažas aliuminio oksido keramikos pagrindo šilumos laidumas tampa vis akivaizdesnis, todėl sunku įvykdyti griežtus šilumos išsklaidymo reikalavimus, taikomus aukštos klasės programoms.

Aliuminio nitrido (AlN) keramikos pagrindaiišsiskiria puikiu šilumos laidumu, svyruojančiu nuo 200 iki 270 W/(m·K), o tai yra 4–7 kartus daugiau nei aliuminio oksido. Dėl šios charakteristikos aliuminio nitridas yra tinkamiausias pasirinkimas didelės galios reikmėms, pvz., galios stiprintuvams 5G bazinėse stotyse ir didelės galios LED apšvietimui. 5G bazinėse stotyse aliuminio nitrido keramikos substratai gali greitai išsklaidyti galios stiprintuvo generuojamą šilumą, užtikrindami stabilų įrangos veikimą aukšto dažnio ir didelės galios sąlygomis, efektyviai pagerindami ryšio kokybę ir efektyvumą. Be to, aliuminio nitridas taip pat turi didelį mechaninį stiprumą ir gerą atsparumą korozijai, todėl jis laikomas perspektyviausia didelio šilumos laidumo keramine medžiaga. Tačiau aliuminio nitrido medžiagų gamyba šiuo metu yra sudėtinga, nes gamybos sąnaudos yra didelės ir didelės apimties masinės gamybos sunkumai, o tai labai riboja platų jo taikymą elektroninėse pakuotėse.

Silicio nitrido (Si₃N4) keraminiai substratai, pasižymintys puikiu bendru našumu, atsiranda pažangiausiose srityse, kurioms keliami aukšti patikimumo reikalavimai. Silicio nitridas, kurio atsparumas lenkimui viršija 800 MPa, yra viena iš tvirčiausių žinomų keraminių medžiagų, suteikianti substratui išskirtinį atsparumą mechaniniam smūgiui, vibracijai ir šiluminiam smūgiui, todėl jis yra mažiau linkęs lūžti sudėtingoje montavimo ir eksploatavimo aplinkoje. Tuo pačiu metu silicio nitrido šiluminio plėtimosi koeficientas yra tik 3,2 × 10⁻⁶/℃, puikiai suderinamas su puslaidininkinių lustų medžiagomis (pvz., siliciu: ~3 × 10⁻⁶/℃), silicio karbidu žymiai sumažina ciklą: 10⁄⁻⁄ ~4 × stresas ir modulio patikimumo gerinimas. Aviacijos ir kosmoso srityje įranga turi veikti ekstremalioje aplinkoje; didelis silicio nitrido keraminių substratų patikimumas ir stabilumas užtikrina normalų aviacijos elektronikos įrangos veikimą. Tačiau didelės silicio nitrido keramikos substratų gamybos sąnaudos ir sudėtingi procesai riboja jų naudojimą kai kuriose sąnaudoms jautriose srityse.

Semicorex siūlo aukštos kokybėskeraminiai pagrindai. Jei turite klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com