सिरेमिक सब्सट्रेट का उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, हाइब्रिड माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और मल्टी चिप मॉड्यूल में उनकी उत्कृष्ट थर्मल चालकता और वायुरोधीता के कारण व्यापक रूप से किया जाता है।एल्यूमीनियम ऑक्साइड वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्री है। इसमें न केवल उच्च यांत्रिक शक्ति, इन्सुलेशन, उच्च तापमान प्रतिरोध, अच्छी स्थिरता,उच्च लागत-प्रभावशीलता, और थर्मल झटके के लिए अच्छा प्रतिरोध, लेकिन यह भी धातु के साथ एक सील brazing का गठन कर सकते हैं। इसके अलावा, इसकी विनिर्माण प्रक्रिया परिपक्व और कम लागत है। यह व्यापक रूप से मोटी फिल्म सर्किट में इस्तेमाल किया गया है,पतली फिल्म सर्किट, हाइब्रिड सर्किट, मल्टी चिप घटक, और उच्च शक्ति वाले आईजीबीटी मॉड्यूल, और वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक सब्सट्रेट सामग्री है।

एल्युमिना सिरेमिक के प्रकार

एल्युमिनियम सिरेमिक को शुद्धता के आधार पर दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता हैः शुद्ध उच्च प्रकार और साधारण प्रकार।

1 उच्च शुद्धता वाला एल्यूमीनियम

उच्च शुद्धता एल्यूमिना सिरेमिक 99.9% से अधिक Al2O3 सामग्री के साथ सिरेमिक सामग्री हैं। उनके उच्च सेंटरिंग तापमान के कारण 1650-1990 °C और 1-6 के प्रसारण तरंग दैर्ध्यμm. आम तौर पर, पिघले हुए कांच को प्लेटिनम क्रिगबल्स को बदलने के लिए बनाया जाता है, और इसकी पारदर्शिता और क्षारीय धातु संक्षारण के प्रतिरोध का उपयोग सोडियम लैंप के रूप में किया जाता है;इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में एक एकीकृत सर्किट सब्सट्रेट और उच्च आवृत्ति इन्सुलेशन सामग्री के रूप में किया जा सकता है।

2 साधारण एल्युमिना सिरेमिक

सामान्य एल्यूमिना सिरेमिक को 99 सिरेमिक, 95 सिरेमिक, 90 सिरेमिक, 85 सिरेमिक और अन्य किस्मों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो कि विभिन्न Al2O3 सामग्री (99%, 95%,९०%मुख्य अंतर यह है कि सब्सट्रेट पर डोपिंग की मात्रा अलग है। डोपिंग की मात्रा जितनी कम होगी, सब्सट्रेट की शुद्धता उतनी ही अधिक होगी।विभिन्न शुद्धता वाले एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट के विद्युत और यांत्रिक गुणों में कुछ अंतर हैंउच्च शुद्धता वाले चीनी मिट्टी के बरतनों में उच्च विद्युतरोधक स्थिरांक, कम विद्युतरोधक हानि और बेहतर सब्सट्रेट चिकनाई होती है।कभी-कभी 80% या 75% की Al2O3 सामग्री वाले को भी साधारण एल्यूमिना सिरेमिक श्रृंखला के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

इनमें से 99 एल्यूमिना सिरेमिक सामग्री का उपयोग उच्च तापमान वाले पिगबल्स, अग्निरोधक भट्ठी ट्यूबों और विशेष पहनने के प्रतिरोधी सामग्री जैसे सिरेमिक बीयरिंग, सिरेमिक सील,और पानी के वाल्व प्लेट;95 एल्यूमिना सिरेमिक मुख्य रूप से संक्षारण प्रतिरोधी और पहनने के प्रतिरोधी घटकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं;कुछ तालक के लगातार जोड़ने के कारण 85 सिरेमिक्स के विद्युत प्रदर्शन और यांत्रिक शक्ति में सुधार होता है। उन्हें मोलिब्डेनम, नायोबियम और टैंटलम जैसे धातुओं से सील किया जा सकता है,और कुछ वैक्यूम उपकरणों के रूप में प्रयोग किया जाता है.मोटी फिल्म सर्किट सब्सट्रेट के लिए 75 पोर्सिलेन और 95 पोर्सिलेन व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक सामग्री हैं, और पतली फिल्म सर्किट के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट ज्यादातर 97 पोर्सिलेन या 99 पोर्सिलेन हैं।

एल्युमिनियम सब्सट्रेट का मुख्य प्रदर्शन एल्युमिनियम सामग्री की वृद्धि के साथ बढ़ता है, लेकिन एल्युमिनियम सामग्री जितनी अधिक होगी, चीनी मिट्टी तैयार करना उतना ही कठिन होगा।95 सेरेमिक्स को सामान्यतः 1500 °C से ऊपर पकाया जाता है.99 पोर्सिलेन का जलने का तापमान 1700 डिग्री सेल्सियस से ऊपर पहुंच जाता है।

रंग के अनुसार तीन प्रकार के एल्युमिना सिरेमिक सब्सट्रेट होते हैंः सफेद, बैंगनी और काला।आम एल्यूमीनियम ऑक्साइड सब्सट्रेट सफेद होता है, जिसका उपयोग एलईडी सब्सट्रेट, उच्च आवृत्ति सर्किट सब्सट्रेट आदि के लिए किया जाता है।कुछ अनुप्रयोगों के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड सब्सट्रेट से प्रकाश के प्रतिबिंब से बचना आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप काले एल्यूमीनियम ऑक्साइड उत्पाद बनते हैं।

एल्युमिना सिरेमिक सब्सट्रेट के फायदे

● अच्छा इन्सुलेशन प्रदर्शनः एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक सब्सट्रेट में अच्छा इन्सुलेशन प्रदर्शन होता है, जो सर्किट को प्रभावी ढंग से अलग कर सकता है और रिसाव और अन्य समस्याओं के कारण होने वाली खराबी से बचा सकता है।

उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोधः एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट उच्च तापमान वातावरण में स्थिर प्रदर्शन बनाए रख सकता है, उच्च तापमान वातावरण में दीर्घकालिक संचालन का सामना कर सकता है,और विकृत करना आसान नहीं है, जला या ऑक्सीकरण।

● उच्च शक्ति और कठोरता: एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक सब्सट्रेट में उच्च शक्ति और कठोरता होती है, यह कुछ यांत्रिक दबाव और प्रभाव बलों का सामना कर सकता है, और टूटना या पहनना आसान नहीं है।

उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता: एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट में अधिकांश रसायनों के प्रति अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है और रासायनिक रूप से आक्रामक वातावरण में स्थिर रूप से काम कर सकता है।

● अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शनः एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट में अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन है, जिसका उपयोग ड्रिलिंग, मिलिंग, कटिंग और अन्य प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है,और जटिल ज्यामितीय आकार और उच्च परिशुद्धता आयामी आवश्यकताओं को प्राप्त कर सकते हैं.सर्किट प्रसंस्करण को पतली फिल्म लिथोग्राफी तकनीक पर आधारित किया जा सकता है, जिसमें माइक्रोमीटर स्तर तक की सटीकता होती है। कई निष्क्रिय उपकरणों को एल्यूमिना सिरेमिक सब्सट्रेट के आधार पर डिजाइन किया जा सकता है।सामान्य पीसीबी सब्सट्रेट की तुलना में उनके उच्च विद्युत स्थिरांक के कारण, डिजाइन किए गए उपकरणों का आकार छोटा है, जिसके विभिन्न घटक मॉड्यूल के लघुकरण के विकास की प्रवृत्ति में महत्वपूर्ण फायदे हैं।

एल्युमिना सिरेमिक सब्सट्रेट का अनुप्रयोग

चिप प्रतिरोध के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट

प्रतिरोधक एल्युमिना सिरेमिक सब्सट्रेट के फायदे छोटे आकार, हल्के वजन, थर्मल विस्तार के कम गुणांक, अच्छी विश्वसनीयता, उच्च थर्मल चालकता और घनत्व शामिल हैं,सर्किट की विश्वसनीयता और वायरिंग घनत्व में काफी सुधारयह चिप प्रतिरोधक घटकों के लिए एक वाहक सामग्री है।

2 हाइब्रिड एकीकृत सर्किट के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट

एक हाइब्रिड एकीकृत सर्किट एक पैकेजिंग विधि है जिसमें कम से कम दो या अधिक घटक होने चाहिए, जिनमें से एक सक्रिय है।उन्हें पहले से ही मोटी या पतली फिल्मों से बने धातु रिबन इन्सुलेशन शीट पर स्थापित करें, और इस तकनीक का उपयोग करके निर्मित जटिल सर्किट को हाइब्रिड एकीकृत सर्किट कहा जाता है।सब्सट्रेट सर्किट के लिए एक यांत्रिक समर्थन के रूप में कार्य करता है, जो संवाहक बैंड सामग्री, डाईलेक्ट्रिक सामग्री और प्रतिरोध सामग्री के लिए जमा स्थान प्रदान करता है जो निष्क्रिय घटक बनाते हैं।यह भी सभी निष्क्रिय और सक्रिय चिप घटकों के लिए यांत्रिक समर्थन प्रदान करता है.

हाइब्रिड एकीकृत सर्किट में, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट में एल्यूमीनियम ऑक्साइड, बेरीलियम ऑक्साइड, सिलिकॉन ऑक्साइड, एल्यूमीनियम नाइट्राइड आदि शामिल हैं।चिकनी सतहों वाले उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम ऑक्साइड सब्सट्रेट अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं.एल्यूमीनियम ऑक्साइड सामग्री के विभिन्न स्तरों के कारण, सब्सट्रेट की गुणवत्ता और ग्रेड भी भिन्न होती है। सामान्य प्रकारों में 99.6% एल्यूमीनियम ऑक्साइड और 96% एल्यूमीनियम ऑक्साइड शामिल हैं।पूर्व आम तौर पर पतली फिल्म सर्किट के लिए उपयुक्त है, जबकि मोटी फिल्म सर्किट के लिए, 96% एल्यूमीनियम ऑक्साइड सब्सट्रेट उनकी प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।बहु-स्तर सह-बर्न के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक आमतौर पर 90 से 95% चीनी मिट्टी के बरतन के बीच एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक कच्चे सिरेमिक शीट का आधार सामग्री के रूप में उपयोग करते हैं।

3 पावर डिवाइस का सब्सट्रेट

पावर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस पैकेजिंग के लिए, बुनियादी वायरिंग (इलेक्ट्रिकल इंटरकनेक्शन) कार्यों के अलावा, सब्सट्रेट को उच्च थर्मल चालकता, इन्सुलेशन, गर्मी प्रतिरोध की भी आवश्यकता होती है,वोल्टेज प्रतिरोध, और थर्मल मिलान प्रदर्शन।डीबीसी और डीपीसी द्वारा दर्शाए गए धातुकृत सिरेमिक सब्सट्रेट में थर्मल चालकता, इन्सुलेशन, वोल्टेज प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध में बेहतर प्रदर्शन होता है।और बिजली उपकरण पैकेजिंग के लिए पसंदीदा सामग्री बन गए हैं, धीरे-धीरे बाजार की पहचान हासिल कर रहा है।उपकरण पैकेजिंग के लिए सबसे आम सब्सट्रेट सामग्री एल्यूमिना सब्सट्रेट (Al2O3) है, जो आम तौर पर एल्यूमिना सब्सट्रेट होता है जिसमें एल्यूमिना सामग्री 96% होती है।एल्यूमिना सब्सट्रेट तकनीक बहुत परिपक्व और सस्ती है.

एल्यूमिना सिरेमिक्स (20-30W/m · K) की अपेक्षाकृत कम थर्मल चालकता और सीआई और सीआईसी जैसी अर्धचालक सामग्री के साथ थर्मल विस्तार गुणांक के खराब मिलान के कारण,उच्च शक्ति वाले उपकरणों में एल्यूमिना सब्सट्रेट का उपयोग सीमित है.

एलईडी के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक सब्सट्रेट

उच्च शक्ति वाली एलईडी हीट डिस्पैशन सब्सट्रेट मुख्य रूप से सिरेमिक सब्सट्रेट से बना है।बाजार में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले उच्च शक्ति वाले सिरेमिक सब्सट्रेट LTCC (कम तापमान पर सह-पकाया सिरेमिक) और DPC (सीधे तांबे से लेपित सिरेमिक) हैं।, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम नाइट्राइड जैसे सिरेमिक सामग्री के साथ।एलईडी के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड सिरेमिक सब्सट्रेट में उच्च गर्मी अपव्यय और उच्च वायु tightness की विशेषताएं हैं, जो एलईडी की प्रकाश दक्षता और जीवनकाल में सुधार कर सकती हैं।इसके साथ ही इसकी अच्छी वायुरोधी क्षमता इसे मौसम के प्रतिरोध में उच्च डिग्री देती है, जिससे यह विभिन्न वातावरणों के लिए उपयुक्त हो जाता है।