Keramische substraten worden veel gebruikt in krachtelektronica, elektronische verpakkingen, hybride micro-elektronica en multi-chipmodules vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid en luchtdichtheid.Aluminiumoxide is momenteel het meest gebruikte keramische substraatmateriaal. Het heeft niet alleen voordelen zoals hoge mechanische sterkte, isolatie, hoge temperatuurbestendigheid, goede stabiliteit,hoge kosteneffectiviteitHet is ook goed bestand tegen thermische schokken, maar kan ook een gesloten legering met metaal vormen.met een vermogen van niet meer dan 50 W, hybride schakelingen, multi-chip componenten en high-power IGBT-modules, en is momenteel het meest gebruikte keramische substraatmateriaal.

Soorten aluminiumkeramiek

Aluminiumkeramiek kan worden onderverdeeld in twee soorten op basis van hun zuiverheid: puur hoogtype en gewoon type.

1 Aluminium van hoge zuiverheid

Hoge zuiverheid aluminium keramiek zijn keramische materialen met een Al2O3-gehalte van meer dan 99,9%.μm. in het algemeen wordt gesmolten glas gemaakt ter vervanging van platina-griesels en wordt het doorzichtig en bestand tegen corrosie van alkalische metalen gebruikt als natriumlamp;Het kan worden gebruikt als substraat voor geïntegreerde schakelingen en als hoogfrequente isolatiemateriaal in de elektronica-industrie.

2 Gewone aluminiumkeramiek

Gewone aluminiumkeramiek kan worden ingedeeld in 99 keramiek, 95 keramiek, 90 keramiek, 85 keramiek en andere variëteiten op basis van het verschillende Al2O3-gehalte (met betrekking tot een Al2O3-gehalte van 99%, 95%,90%Het belangrijkste verschil is dat de dopinghoeveelheid op het substraat verschilt. Hoe lager de dopinghoeveelheid, hoe hoger de zuiverheid van het substraat.De elektrische en mechanische eigenschappen van aluminiumkeramische ondergronden met verschillende zuiverheid hebben bepaalde verschillen.Keramiek met een hogere zuiverheid heeft een hogere dielektrische constante, een lager dielektrisch verlies en een betere gladheid van het substraat.Soms worden ook die met een gehalte aan Al2O3 van 80% of 75% geclassificeerd als gewone aluminiumkeramische serie.

Onder hen worden 99 aluminiumkeramische materialen gebruikt voor de vervaardiging van hoogtemperatuurdeigels, vuurvaste ovenbuizen en speciale slijtagebestendige materialen, zoals keramische lagers, keramische afdichtingen,met een vermogen van niet meer dan 10 W;95 aluminiumkeramiek wordt hoofdzakelijk gebruikt als corrosiebestendig en slijtvast onderdeel;Door de frequente toevoeging van talg worden de elektrische prestaties en de mechanische sterkte van 85 keramiek verbeterd.en sommige worden gebruikt als vacuümapparatuur.75 porselein en 95 porselein zijn veelgebruikte keramische materialen voor substraten voor dikke filmcircuits, en keramische substraten voor dunne filmcircuits zijn meestal 97 porselein of 99 porselein.

De belangrijkste prestaties van aluminiumsubstraten nemen toe met de toename van het aluminiumgehalte, maar hoe hoger het aluminiumgehalte, hoe moeilijker het is om keramiek te bereiden.95 keramiek wordt over het algemeen boven 1500 °C gebakken.De kooktemperatuur van 99 porselein bereikt boven 1700 °C.

Volgens de kleur zijn er drie soorten alumina keramische substraten: wit, paars en zwart.Het gebruikelijke aluminium-oxide-substraat is wit en wordt gebruikt voor LED-substraten, hoogfrequente schakelingssubstraten, enz.voor sommige toepassingen moet worden vermeden dat het licht van het aluminium-oxide-substraat wordt gereflecteerd, wat resulteert in de vorming van zwarte aluminium-oxideproducten.

De voordelen van aluminiumkeramische substraten

● Goede isolatieprestaties: Aluminium-oxide-keramische substraten hebben een goede isolatieprestatie, waardoor circuits effectief kunnen worden geïsoleerd en storingen door lekken en andere problemen kunnen worden voorkomen.

Uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen: het aluminiumkeramische substraat kan een stabiele prestatie behouden in omgevingen met hoge temperaturen, bestand zijn tegen langdurige werking in omgevingen met hoge temperaturen,en is niet gemakkelijk te vervormen, verbranden of oxideren.

● Hoge sterkte en hardheid: Aluminium-oxide-keramische substraten hebben een hoge sterkte en hardheid, kunnen bepaalde mechanische druk en slagkrachten weerstaan en zijn niet gemakkelijk te breken of te slijten.

Uitstekende chemische stabiliteit: het aluminiumkeramische substraat heeft een goede corrosiebestendigheid tegen de meeste chemicaliën en kan stabiel werken in chemisch agressieve omgevingen.

● Goede verwerkingsprestaties: het aluminiumkeramische substraat heeft een goede verwerkingsprestaties, die kunnen worden gebruikt voor boren, frezen, snijden en andere verwerkingsprocessen,en kan complexe geometrische vormen en hoge precisie afmetingsvereisten bereiken.Circuitverwerking kan worden gebaseerd op dunne film lithografie technologie, met een nauwkeurigheid die het micrometerniveau bereikt.Vanwege hun hogere dielectrische constante in vergelijking met algemene PCB-substratenIn het kader van de ontwikkeling van de miniaturisatie van verschillende componenten hebben de ontworpen apparaten een kleine afmeting, wat aanzienlijke voordelen heeft.

Toepassing van aluminiumkeramisch substraat

1 Keramische substraten voor chipweerstanden

De voordelen van resistieve aluminiumkeramische substraten zijn onder meer klein formaat, licht gewicht, lage koëfficiënt van thermische uitbreiding, goede betrouwbaarheid, hoge thermische geleidbaarheid en dichtheid,de betrouwbaarheid van de circuits en de bedradingsdichtheid aanzienlijk verbeterenHet is een dragermateriaal voor chipweerstandscomponenten.

2 Keramische ondergronden voor hybride geïntegreerde schakelingen

Een hybride geïntegreerde schakeling is een verpakkingsmethode die ten minste twee of meer componenten moet bevatten, waarvan één actief is.Deze worden op metalen isolatieplaten van dikke of dunne films geplaatst en complexe schakelingen die met deze technologie worden vervaardigd, worden hybride geïntegreerde schakelingen genoemd.Het substraat dient als mechanische steun voor het circuit en biedt een afzettingsplaats voor het geleidingsbandmateriaal, dielectrisch materiaal en weerstandsmateriaal dat passieve componenten vormt.Het biedt ook mechanische ondersteuning voor alle passieve en actieve chip componenten.

In hybride geïntegreerde schakelingen zijn onder andere aluminium-oxide, beryllium-oxide, silicium-oxide, aluminiumnitride, enz.hoogzuivere aluminium-oxide-substraten met gladde oppervlakken worden nog steeds veel gebruikt.Vanwege de verschillende niveaus van het gehalte aan aluminiumoxide verschillen ook de kwaliteit en kwaliteit van het substraat.De eerste is over het algemeen geschikt voor dunne filmcircuits, terwijl voor dikke filmcircuits 96% aluminium-oxide substraat aan de vereisten van het proces kan voldoen.Aluminium-oxide-keramiek voor meerlagig co-bakken gebruikt over het algemeen aluminium-oxide-keramische ruwe keramische platen van 90 tot 95 porselein als basismateriaal.

3 Substraat van de krachtbron

Voor de verpakking van krachtige elektronische apparaten vereist het substraat naast de basisfuncties van de bedrading (elektrische verbinding) ook een hoge thermische geleidbaarheid, isolatie, warmtebestandheid,Spanningsweerstand, en thermische matching prestaties.Metalliseerde keramische substraten zoals DBC en DPC hebben een superieure prestatie op het gebied van thermische geleidbaarheid, isolatie, spanningsweerstand en hittebestendigheid.en zijn de voorkeursmaterialen geworden voor verpakkingen van krachtoestellen, geleidelijk aan marktherkenning te krijgen.Het meest voorkomende substraatmateriaal voor de verpakking van hulpmiddelen is alumina-substraat (Al2O3), dat over het algemeen een alumina-substraat is met een aluminiumgehalte van 96%.De technologie van het aluminiumsubstraat is zeer volwassen en betaalbaar..

Vanwege de relatief lage thermische geleidbaarheid van aluminiumkeramiek (20-30 W/m · K) en de slechte matching van de thermische uitbreidingscoëfficiënten met halfgeleidermaterialen zoals Si en SiCde toepassing van aluminiumsubstraten in apparaten met een hoog vermogen is beperkt.

4 Keramisch substraat van aluminiumoxide voor LED's

Het hoogvermogende LED-warmteafvoersubstraat bestaat voornamelijk uit keramische substraten.De meest gebruikte krachtige keramische substraten op de markt zijn LTCC (low-temperature co-fired ceramic) en DPC (direct kopergeplatte keramiek), met keramische materialen zoals aluminium en aluminiumnitride.Aluminium-oxide-keramische substraten voor LED's hebben de kenmerken van een hoge warmteafvoer en een hoge luchtdichtheid, waardoor de lichtdoeltreffendheid en levensduur van LED's kunnen worden verbeterd.En de goede luchtdichtheid geeft het een hoge mate van weerbestandheid, waardoor het geschikt is voor verschillende omgevingen.