تستخدم الأساسات السيراميكية على نطاق واسع في الإلكترونيات الكهربائية، والتعبئة الإلكترونية، والإلكترونيات الدقيقة الهجينة، ووحدات الشريحة المتعددة بسبب موصلاتها الحرارية الممتازة وصماماتها الهوائية.أكسيد الألومنيوم هو في الوقت الحالي أكثر مواد الركائز السيراميكية استخدامًا. ليس لديه فقط مزايا مثل القوة الميكانيكية العالية والعزل ومقاومة درجات الحرارة العالية والاستقرار الجيد ،كفاءة عالية من حيث التكلفة، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية ، ولكن يمكن أيضا أن تشكل مصفاة مغلقة مع المعدن. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية تصنيعها ناضجة ومنخفضة التكلفة. وقد استخدمت على نطاق واسع في دوائر الأفلام السميكة ،دوائر فيلم رقيق، الدوائر الهجينة ، المكونات متعددة الرقائق ، وحدات IGBT عالية الطاقة ، وهي حاليًا أكثر مواد الركائز السيرامية استخدامًا.

أنواع السيراميك الألومينا

يمكن تقسيم السيراميك الألومينا إلى نوعين بناءً على نقائها: النوع العالي النقي والنوع العادي.

1 ألومينا نقية عالية

السيراميك الألومينا عالي النقاء هي مواد سيراميكية تحتوي على محتوى Al2O3 أكثر من 99.9 ٪. بسبب درجة حرارة التخمير العالية من 1650-1990 درجة مئوية وطول موجة النقل من 1-6μm. عادةً ما يتم تصنيع الزجاج المنصهر لاستبدال صناديق البلاتين، ويتم استخدام شفافيته ومقاومته للتآكل من المعادن القلوية كمصابيح الصوديوم.يمكن استخدامه كجزء من الدارة المتكاملة ومواد عزل عالية التردد في صناعة الإلكترونيات.

2 السيراميك العادي من الألومينا

يمكن تصنيف السيراميك الألومينا العادي إلى 99 السيراميك ، 95 السيراميك ، 90 السيراميك ، 85 السيراميك ، وغيرها من الأصناف بناءً على محتوى Al2O3 المختلف (يشير إلى محتوى Al2O3 من 99٪ ، 95٪ ،90%الفرق الرئيسي هو أن كمية الدوبينج على الركيزة مختلفة. كلما كانت كمية الدوبينج أقل ، كلما زادت نقاء الركيزة.الخصائص الكهربائية والميكانيكية للأسطوانات السيرامية من الألومينا ذات النقاء المختلف لها اختلافات معينةالسيراميك ذات النقاء الأعلى لديها ثابت كهربائي أعلى، وخسارة كهربائية أقل، وسلاسة أفضل الركيزة.في بعض الأحيان يتم تصنيف تلك التي تحتوي على Al2O3 بنسبة 80٪ أو 75٪ أيضًا كسلسلة السيراميك الألومينا العادية.

من بينها 99 مادة السيراميكية من الألومينا تستخدم لصنع الهوائيات عالية درجة الحرارة، وأنابيب الفرن المقاومة للنيران، والمواد الخاصة المقاومة للاستعمال، مثل المحامل السيراميكية، الأختام السيراميكية،ولوحات صمام المياه;95 السيراميك الألومينا تستخدم بشكل رئيسي كمكونات مقاومة للتآكل ومقاومة للاستنزاف.بسبب إضافة بعض التلك بشكل متكرر ، يتم تحسين الأداء الكهربائي والقوة الميكانيكية لـ 85 السيراميك. ويمكن إغلاقها مع المعادن مثل الموليبدينوم والنيوبيوم والتنتالوم ،وبعضها يستخدم كأجهزة فراغ.75 البورسلين و 95 البورسلين هي مواد السيراميك المستخدمة على نطاق واسع لأساسات الدوائر ذات الفيلم السميك ، والأساسات السيراميكية للدوائر ذات الفيلم الرقيق هي في الغالب 97 البورسلين أو 99 البورسلين.

يزداد الأداء الرئيسي لترسبات الألومينا مع زيادة محتوى الألومينا ، ولكن كلما ارتفع محتوى الألومينا ، كلما كان من الصعب تحضير السيراميك.95% من السيراميك تُحرّق بشكل عام فوق 1500 درجة مئوية.تبلغ درجة حرارة الطهي لـ 99 من البورسلين أكثر من 1700 درجة مئوية.

وفقًا للون ، هناك ثلاثة أنواع من الركائز السيرامية للألومينا: البيضاء واللون الأرجواني والأسود.رصيف أكسيد الألومنيوم الشائع أبيض ، يستخدم في رصيفات LED ، رصيفات الدوائر عالية التردد ، إلخ.بعض التطبيقات تتطلب تجنب انعكاس الضوء من رصيف أكسيد الألومنيوم، مما يؤدي إلى تكوين منتجات أكسيد الألومنيوم الأسود.

مزايا الركائز السيرامية من الألومينا

● أداء العزل الجيد: تحتوي الألوان السيرامية من أكسيد الألومنيوم على أداء عازل جيد ، والذي يمكن أن يعزل الدوائر بفعالية ويتجنب الأخطاء الناجمة عن التسرب وغيرها من المشكلات.

مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية: يمكن أن يحافظ الركيزة السيرامية الألومينا على أداء مستقر في بيئات ذات درجات حرارة عالية ، وتتحمل التشغيل لفترة طويلة في بيئات ذات درجات حرارة عالية ،وليس من السهل تشويه، حرق، أو الأكسدة.

● قوة عالية وقسوة: تحتوي الألومنيوم أوكسيد السيراميك على قوة عالية وقسوة، ويمكن أن تتحمل بعض الضغوط الميكانيكية والقوى الاصطدامية، وليس من السهل لكسر أو ارتداء.

الاستقرار الكيميائي الممتاز: تحتوي الألومينا السيراميكية على مقاومة جيدة للتآكل لمعظم المواد الكيميائية ويمكن أن تعمل بشكل مستقر في البيئات العدوانية كيميائيا.

● أداء معالجة جيد: تحتوي الركيزة السيرامية الألومينا على أداء معالجة جيد ، والذي يمكن استخدامه للحفر والطحن والقطع وعمليات المعالجة الأخرى ،ويمكن تحقيق أشكال هندسية معقدة ومتطلبات قياسية عالية الدقة.يمكن أن تستند معالجة الدوائر إلى تكنولوجيا الطباعة الحجرية بالفيلم الرقيق ، مع دقة تصل إلى مستوى الميكرومتر. يمكن تصميم العديد من الأجهزة السلبية على أساس الركائز السيرامية الألومينا.بسبب ثابت الكهرباء المعطلة أعلى مقارنة مع الركائز PCB العامة، والأجهزة المصممة لها حجم صغير، والتي لديها مزايا كبيرة في اتجاه التنمية من مصغر من وحدات المكونات المختلفة.

تطبيق الركيزة السيرامية من الألومينا

1 قواعد السيراميك لمقاومة الشريحة

ميزات الركائز الخزفية السيراميكية المقاومة تشمل الحجم الصغير والوزن الخفيف ومعامل التوسع الحراري المنخفض والموثوقية الجيدة والقيادة الحرارية العالية والكثافة ،تحسين موثوقية الدوائر وكثافة الأسلاكإنها مادة حاملة لمكونات مقاومة الشريحة.

2 الأساس السيراميكي للدوائر المتكاملة الهجينة

الدوائر المتكاملة الهجينة هي طريقة للتعبئة التي يجب أن تحتوي على عنصرين أو أكثر على الأقل ، واحد منها نشط.تثبيتها على أوراق العزل المعدنية المصنوعة بالفعل من أفلام سميكة أو رقيقة، والدوائر المعقدة المصنعة باستخدام هذه التقنية تسمى الدوائر المتكاملة الهجينة.ويعمل الركيزة كدعم ميكانيكي للدائرة، وتوفير موقع ترسب لمادة شريط التوصيل، والمواد الكهربائية المضادة، ومواد المقاومة التي تشكل المكونات السلبية.كما أنه يوفر الدعم الميكانيكي لجميع مكونات الرقاقة السلبية والنشطة.

في الدوائر المتكاملة الهجينة ، فإن الركائز الأساسية المستخدمة عادةً تشمل أكسيد الألومنيوم ، أكسيد البيريليوم ، أكسيد السيليكون ، نتريد الألومنيوم ، إلخ. ومع ذلك ، بالنظر إلى التكلفة والأداء ،لا تزال مواد الألومنيوم أكسيد عالية النقاء ذات الأسطح الناعمة تستخدم على نطاق واسع.نظرًا لمستويات مختلفة من محتوى أكسيد الألومنيوم ، تختلف أيضًا نوعية ودرجة الركيزة. وتشمل الأنواع الشائعة أكسيد الألومنيوم 99.6٪ وأكسيد الألومنيوم 96٪.الأول مناسب بشكل عام للدوائر ذات الأفلام الرقيقة، في حين أن الدوائر ذات الأفلام السميكة ، يمكن أن يلبي رصيف أكسيد الألومنيوم 96٪ متطلبات العملية.السيراميك الألومنيوم أكسيد للتشغيل المشترك متعددة الطبقات تستخدم عادة أوراق السيراميك الخام من أكسيد الألومنيوم بين 90 و 95 بورسلين كمادة أساسية.

3 قاعدة جهاز الطاقة

لتغليف أجهزة الكهرباء الكهربائية ، بالإضافة إلى وظائف الأسلاك الأساسية (الترابط الكهربائي) ، يتطلب الركيزة أيضًا توصيلًا حراريًا عاليًا ، وعزل ، ومقاومة الحرارة ،مقاومة الجهد، وأداء مطابقة حرارية.الرواسب السيرامية المعدنية الممثلة بواسطة DBC و DPC لديها أداء متفوق في الموصلات الحرارية والعزل ومقاومة الجهد ومقاومة الحرارة ،وأصبحت المواد المفضلة لتغليف أجهزة الطاقة، والتي اكتسبت تدريجيا الاعتراف بالسوق.المادة الأساسية الأكثر شيوعًا لتغليف الأجهزة هي رصيف الألومينا (Al2O3) ، وهو عادة رصيف الألومينا بمحتوى ألومينا 96٪.تكنولوجيا رصيف الألومينا ناضجة جدا وبأسعار معقولة.

بسبب التوصيل الحراري المنخفض نسبيًا لسيراميك الألومينا (20-30W / m · K) وسوء مطابقة معامل التوسع الحراري مع مواد أشباه الموصلات مثل Si و SiC ،تطبيق مواد الألومينا في أجهزة عالية الطاقة محدود.

4 قاعدة السيراميكية من أكسيد الألومنيوم للدي.إد

ويتألف الركيزة ذات الطاقة العالية من الركيزة السيراميكية.الرواسب السيراميكية عالية القوة المستخدمة عادة في السوق هي LTCC (سيراميك منخفضة درجة الحرارة) و DPC (سيراميك مغلفة بالنحاس مباشرة)مع مواد السيراميك مثل الألومينا ونيتريد الألومنيوم.تحتوي الركائز السريرية لأكسيد الألومنيوم للديدي على خصائص الانبعاثات الحرارية العالية والضيق الهوائي العالي ، والتي يمكن أن تحسن من كفاءة الضوء ومدة حياة LED.و صلابة هواءها الجيدة تمنحها درجة عالية من مقاومة الطقس مما يجعلها مناسبة لمختلف البيئات