Keramische Substrate werden aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und Luftdichte in der Leistungselektronik, in der elektronischen Verpackung, in der hybriden Mikroelektronik und in Multi-Chip-Modulen weit verbreitet.Aluminium-Oxid ist derzeit das am weitesten verbreitete keramische Substratmaterial. Es hat nicht nur Vorteile wie hohe mechanische Festigkeit, Isolierung, hohe Temperaturbeständigkeit, gute Stabilität,hohe Wirtschaftlichkeit, und eine gute Wärmeschlagfestigkeit, kann aber auch eine versiegelte Schweißlösung mit Metall bilden.Schaltkreise mit dünnen Filmen, Hybridkreisläufe, Multi-Chip-Komponenten und Hochleistungs-IGBT-Module, und ist derzeit das am häufigsten verwendete keramische Substratmaterial.

Arten von Aluminiumkeramik

Aluminiumseramik kann nach ihrer Reinheit in zwei Typen unterteilt werden: reine Hochtyp und gewöhnliche Art.

1 Hochreines Aluminiumoxid

Hochreine Aluminiumkeramik ist ein keramisches Material mit einem Al2O3-Gehalt von mehr als 99,9%.μGenerell wird geschmolzenes Glas hergestellt, um Platin-Kiegeln zu ersetzen, und seine Transparenz und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalimetallen werden als Natriumlampen verwendet.Es kann in der Elektronikindustrie als integriertes Schaltkreis-Substrat und Hochfrequenz-Isoliermaterial verwendet werden.

2 Aluminiumsäure aus gewöhnlicher Keramik

Gewöhnliche Aluminiumkeramik kann nach dem unterschiedlichen Al2O3-Gehalt (Al2O3-Gehalt von 99%, 95%,90%Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Dopingmenge auf dem Substrat unterschiedlich ist. Je niedriger die Dopingmenge, desto höher ist die Reinheit des Substrats.Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Aluminiumkeramik-Substraten mit unterschiedlicher Reinheit unterscheiden sichKeramik mit höherer Reinheit hat eine höhere Dielektrikkonstante, einen geringeren Dielektrikumverlust und eine bessere Substratgleitigkeit.Manchmal werden auch solche mit einem Al2O3-Gehalt von 80% oder 75% als gewöhnliche Aluminiumkeramik-Serie eingestuft.

Darunter werden 99 Aluminiumkeramikmaterialien zur Herstellung von Hochtemperatur-Triggles, feuerfesten Ofenröhren und speziellen verschleißfesten Materialien wie Keramiklager, Keramikdichtungen,mit einer Breite von mehr als 20 mm,;95 Aluminiumkeramik wird hauptsächlich als korrosions- und verschleißfestes Bauteil verwendet.Durch die häufige Zugabe von Talkum werden die elektrischen Leistungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit von 85 Keramiken verbessert.und einige werden als Vakuumgeräte verwendet.75- und 95-Porzellan sind weit verbreitete keramische Materialien für Dicke-Film-Schaltkreis-Substrate, und keramische Substrate für dünne-Film-Schaltkreise sind meistens 97- oder 99-Porzellan.

Die Hauptleistung von Aluminiumsubstraten steigt mit zunehmendem Aluminiumsäuregehalt, je höher der Aluminiumsäuregehalt ist, desto schwieriger ist die Herstellung von Keramik.95 Keramik wird im Allgemeinen über 1500 °C gebrannt.Die Brenntemperatur von 99 Porzellan erreicht über 1700 °C.

Nach Farbe gibt es drei Arten von Aluminiumsäuren-Keramik-Substraten: weiß, lila und schwarz.Das gängige Aluminium-Oxid-Substrat ist weiß und wird für LED-Substrate, Hochfrequenz-Schaltkreis-Substrate usw. verwendet.Einige Anwendungen erfordern die Vermeidung der Lichtreflexion des Aluminium-Oxid-Substrats, wodurch sich schwarze Aluminium-Oxidprodukte bilden.

Die Vorteile von Aluminiumkeramik-Substraten

● Gute Isolationsleistung: Aluminium-Oxid-Keramik-Substrate haben eine gute Isolationsleistung, wodurch Schaltkreise effektiv isoliert und Fehler durch Leckagen und andere Probleme vermieden werden können.

Ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit: Das Aluminiumsäure-Keramiksubstrat kann in hochtemperaturen Umgebungen eine stabile Leistung aufrechterhalten, langfristigem Betrieb in hochtemperaturen Umgebungen standhalten,und ist nicht leicht zu verformen, verbrennen oder oxidieren.

● Hohe Festigkeit und Härte: Keramische Substrate aus Aluminiumoxid haben eine hohe Festigkeit und Härte, können gewissen mechanischen Druck und Aufprallkräften standhalten und sind nicht leicht zu brechen oder zu verschleißen.

Ausgezeichnete chemische Stabilität: Das Aluminiumsäure-Keramiksubstrat hat eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten Chemikalien und kann in chemisch aggressiven Umgebungen stabil arbeiten.

● Gute Verarbeitungsleistung: Das Keramiksubstrat aus Aluminiumoxid hat eine gute Verarbeitungsleistung, die für Bohrungen, Fräsen, Schneiden und andere Verarbeitungsprozesse verwendet werden kann.und kann komplexe geometrische Formen und hochdimensionale Anforderungen erreichen.Die Verarbeitung von Schaltkreisen kann auf der Thin Film Lithography-Technologie basieren, mit einer Genauigkeit, die das Mikrometerniveau erreicht.Aufgrund ihrer höheren Dielektrikkonstante im Vergleich zu allgemeinen PCB-Substraten, haben die entworfenen Geräte eine geringe Größe, was im Entwicklungstrend der Miniaturisierung verschiedener Bauteilmodule erhebliche Vorteile hat.

Anwendung von Aluminiumsäure-Keramiksubstraten

1 Keramische Substrate für Chipwiderstände

Die Vorteile resistiver Aluminiumsäure-Keramik-Substrate sind: geringe Größe, geringes Gewicht, geringer Wärmeausdehnungskoeffizient, gute Zuverlässigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und Dichte,die Zuverlässigkeit der Schaltkreise und die Leiterdichte erheblich verbessernEs handelt sich um ein Trägermaterial für Chip-Widerstandskomponenten.

2 Keramische Substrate für hybride integrierte Schaltungen

Eine hybride integrierte Schaltung ist eine Verpackungsmethode, die mindestens zwei oder mehr Komponenten enthalten sollte, von denen eine aktiv ist.Man installiert sie auf Metallbänder, die bereits aus dicken oder dünnen Filmen bestehen, und komplexe Schaltkreise, die mit dieser Technologie hergestellt werden, werden als hybride integrierte Schaltkreise bezeichnet.Das Substrat dient als mechanische Stütze für den Stromkreis und bietet eine Ablagerungsstelle für das Leitungbandmaterial, das dielektrische Material und das Widerstandsmaterial, die passive Komponenten bilden.Es bietet auch mechanische Unterstützung für alle passiven und aktiven Chipkomponenten.

In hybriden integrierten Schaltkreisen sind unter anderem Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Siliziumoxid, Aluminiumnitrid usw. häufig verwendete Substrate.hochreine Aluminium-Oxid-Substrate mit glatter Oberfläche werden noch weit verbreitet.Aufgrund des unterschiedlichen Gehalts an Aluminium-Oxid variieren auch die Qualität und die Qualität des Substrats.Die erste ist im Allgemeinen für Dünnschichtkreise geeignet, während bei dicken Filmkreisen 96% Aluminium-Oxid-Substrat ihren Prozessanforderungen gerecht werden kann.Für die Mehrschichtkoferung werden in der Regel Aluminium-Oxid-Keramik-Rohkeramikbleche zwischen 90 und 95 Porzellan als Grundmaterial verwendet.

3 Unterlage des Antriebsgeräts

Für die Verpackung von Leistungselektronikgeräten erfordert das Substrat neben den grundlegenden Funktionen der Verkabelung (elektrische Verbindung) auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, Isolierung, Wärmebeständigkeit,Spannungswiderstand, und thermische Übereinstimmungsleistung.Metallisierte keramische Substrate, dargestellt durch DBC und DPC, weisen eine überlegene Leistung in Bezug auf Wärmeleitfähigkeit, Isolierung, Spannungs- und Wärmebeständigkeit auf.und sind zu den bevorzugten Materialien für die Verpackung von Leistungseinrichtungen geworden, gewinnt allmählich Marktanerkennung.Das am häufigsten verwendete Substrat für die Verpackung von Geräten ist Aluminiumsubstrat (Al2O3), das im Allgemeinen ein Aluminiumsubstrat mit einem Aluminiumsäuregehalt von 96% ist.Die Technologie des Aluminiumsubstrats ist sehr ausgereift und erschwinglich.

Aufgrund der relativ niedrigen Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxidkeramik (20-30 W/m · K) und der schlechten Übereinstimmung der Wärmeexpansionskoeffizienten mit Halbleitermaterialien wie Si und SiCDie Anwendung von Aluminiumsubstraten in Hochleistungsgeräten ist begrenzt..

4 Aluminium-Oxid-Keramik-Substrat für LED

Das Hochleistungs-LED-Wärmeabbau-Substrat besteht hauptsächlich aus keramischen Substraten.Die am häufigsten auf dem Markt verwendeten hochleistungsfähigen Keramiksubstrate sind LTCC (niedrigtemperaturbereitetes Keramikwerk) und DPC (direkt Kupferplattiertes Keramikwerk), mit keramischen Materialien wie Aluminium und Aluminiumnitrid.Aluminium-Oxid-Keramik-Substrate für LED haben die Eigenschaften einer hohen Wärmeableitung und hoher Luftdichte, was die Lichtleistung und Lebensdauer von LED verbessern kann.Die gute Luftdichtheit macht sie auch sehr wetterbeständig und eignet sie für verschiedene Umgebungen.