Seramik substratlar, mükemmel ısı iletkenliği ve hava geçirmezliği nedeniyle güç elektroniği, elektronik ambalajlama, hibrit mikroelektronik ve çoklu çipli modüllerde yaygın olarak kullanılır.Alüminyum oksit, şu anda en yaygın olarak kullanılan seramik substrat malzemesidir.yüksek maliyet etkinliği, ve iyi termal şok direnci, aynı zamanda metal ile mühürlü bir kaynak oluşturabilir. Ayrıca, üretim süreci olgun ve düşük maliyetlidir. Kalın film devrelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır,ince film devreleri, hibrit devreler, çoklu çip bileşenleri ve yüksek güçlü IGBT modülleri ve şu anda en yaygın kullanılan seramik altyapı malzemesidir.

Alümina seramik türleri

Alümina seramikleri saflıklarına göre iki tipte bölünebilir: saf yüksek tip ve sıradan tip.

1 Yüksek saflıkta alümina

Yüksek saflıklı alümina seramikleri, Al2O3 içeriği %99,9'dan fazla olan seramik malzemelerdir. 1650-1990 °C'lik yüksek sinterleme sıcaklıkları ve 1-6 dalga uzunluğu nedeniyleμGenellikle erimiş cam platin havuzlarının yerini almak için yapılır ve şeffaflığı ve alkali metal korozyona dayanıklılığı sodyum lambalar olarak kullanılır.Elektronik endüstrisinde entegre devre substratı ve yüksek frekanslı yalıtım malzemesi olarak kullanılabilir.

2 Alümina seramikleri

Sıradan alümina seramikleri, farklı Al2O3 içeriğine göre 99 seramik, 95 seramik, 90 seramik, 85 seramik ve diğer çeşitlere sınıflandırılabilir (Al2O3 içeriğine 99%, 95%,% 90Ana fark, substrat üzerindeki doping miktarının farklı olmasıdır. Doping miktarı ne kadar düşükse, substratın saflığı o kadar yüksektir.Farklı saflıklara sahip alümina seramik substratlarının elektrik ve mekanik özellikleri bazı farklılıklara sahiptir.Daha yüksek saflığa sahip seramiklerin daha yüksek dielektrik sabitleri, daha düşük dielektrik kayıpları ve daha iyi substrat pürüzsüzlüğü vardır.Bazen Al2O3 içeriği% 80 veya% 75 olanlar da sıradan alümina seramik serisi olarak sınıflandırılır.

Bunlardan 99 alümina seramik malzemesi, yüksek sıcaklıklı havuçlar, ateşli fırın boruları ve seramik rulmanlar, seramik mühürler,ve su valfi plakaları;95 alümina seramikleri esas olarak korozyona dayanıklı ve aşınmaya dayanıklı bileşenler olarak kullanılır;Sık sık biraz talk eklenmesi nedeniyle, 85 seramiklerin elektrik performansı ve mekanik dayanıklılığı iyileştirilir.ve bazıları vakum cihazları olarak kullanılır.75 porselen ve 95 porselen, kalın film devresi substratları için yaygın olarak kullanılan seramik malzemelerdir ve ince film devreleri için seramik substratlar çoğunlukla 97 porselen veya 99 porselendir.

Alümina substratlarının ana performansı alümina içeriğinin artmasıyla birlikte artar, ancak alümina içeriği ne kadar yüksekse, seramik hazırlamak o kadar zordur.95 seramikler genellikle 1500 °C'den daha yüksek derecede kızdırılır.99 porselenin pişirme sıcaklığı 1700 °C'nin üzerine ulaşır.

Renge göre, üç tür alümina seramik substrat vardır: beyaz, mor ve siyah.Genel alüminyum oksit substratı beyaz renktedir, LED substratları, yüksek frekanslı devre substratları vb. için kullanılır.Bazı uygulamalar için alüminyum oksit substratından ışığın yansımasını önlemek gerekir., bu da siyah alüminyum oksit ürünlerinin oluşmasına neden olur.

Alümina seramik substratların avantajları

● İyi yalıtım performansı: Alüminyum oksit seramik substratların iyi yalıtım performansı vardır, bu da devreyi etkili bir şekilde yalıtır ve sızıntı ve diğer sorunlardan kaynaklanan arızalardan kaçınır.

Mükemmel yüksek sıcaklık dayanıklılığı: Alümina seramik substrat, yüksek sıcaklıklı ortamlarda istikrarlı bir performansı koruyabilir, yüksek sıcaklıklı ortamlarda uzun süreli çalışmaya dayanabilir,ve deforme edilmesi kolay değil., yanmak veya oksitlenmek.

● Yüksek dayanıklılık ve sertlik: Alüminyum oksit seramik substratların yüksek dayanıklılık ve sertlik özellikleri vardır, belirli mekanik basınç ve darbe kuvvetlerine dayanabilirler ve kolayca kırılmaz veya yıpranmazlar.

Mükemmel kimyasal kararlılık: Alümina seramik substratın çoğu kimyasal maddeye karşı iyi korozyon direnci vardır ve kimyasal olarak agresif ortamlarda istikrarlı bir şekilde çalışabilir.

● İyi işleme performansı: Alümina seramik substrat, sondaj, freze, kesme ve diğer işleme süreçleri için kullanılabilen iyi işleme performansı vardır.ve karmaşık geometrik şekiller ve yüksek hassasiyetli boyut gereksinimlerini elde edebilir.Devre işleme ince film litografi teknolojisine dayalı olabilir ve doğruluk mikrometre seviyesine ulaşabilir.Genel PCB substratlarına kıyasla daha yüksek dielektrik sabitleri nedeniyle, tasarlanan cihazlar, çeşitli bileşen modüllerinin minyatürleştirme gelişim eğiliminde önemli avantajlara sahip olan küçük bir boyutlara sahiptir.

Alümina seramik substratın uygulanması

1 Çip dirençleri için seramik substratlar

Dirençli alümina seramik substratların avantajları arasında küçük boyut, hafif ağırlık, düşük termal genişleme katsayısı, iyi güvenilirlik, yüksek termal iletkenlik ve yoğunluk bulunur.devrelerin güvenilirliğini ve kablo yoğunluğunu büyük ölçüde iyileştirirÇip direnci bileşenleri için bir taşıyıcı malzemedir.

2 Hibrit bütünleşik devreler için seramik substratlar

Bir hibrit bütünleşik devre, en az iki veya daha fazla bileşeni içeren ve bunlardan biri aktif olan bir ambalaj yöntemidir.Bu teknolojiyi kullanarak üretilen karmaşık devrelere hibrit entegre devreler denir.Substrat, devrenin mekanik bir desteği olarak hizmet eder ve pasif bileşenleri oluşturan iletken bant malzemesi, dielektrik malzemesi ve direnç malzemesi için bir deppozisyon yeri sağlar.Ayrıca tüm pasif ve aktif yonga bileşenleri için mekanik destek sağlar.

Hibrit bütünleşik devrelerde, yaygın olarak kullanılan substratlar arasında alüminyum oksit, beriliyum oksit, silikon oksit, alüminyum nitrit vb. bulunmaktadır. Bununla birlikte, maliyet ve performansı göz önünde bulundurarak,pürüzsüz yüzeyleri olan yüksek saflıklı alüminyum oksit substratları hala yaygın olarak kullanılmaktadır.Alüminyum oksit içeriğinin farklı seviyelerine bağlı olarak, altlığın kalitesi ve derecesi de değişir.Birincisi genellikle ince film devreler için uygundur, kalın film devreleri için ise% 96 alüminyum oksit substratı işlem gereksinimlerini karşılayabilir.Çeşitli katmanlı bir arada pişirme için alüminyum oksit seramikleri genellikle temel malzeme olarak 90 ila 95 porselen arasında alüminyum oksit seramik ham seramik levhaları kullanır.

3 Güç cihazı substratı

Güçlü elektronik cihaz ambalajı için, temel kablolama (elektrik bağlantısı) işlevlerine ek olarak, alt katman yüksek termal iletkenlik, yalıtım, ısı direnci gerektirir.Voltaj direnci, ve termal eşleşme performansı.DBC ve DPC ile temsil edilen metalleştirilmiş seramik substratların termal iletkenlik, yalıtım, voltaj direnci ve ısı direnci konusunda üstün performansları vardır.ve güç cihazı ambalaj için tercih edilen malzemeler haline geldi, yavaş yavaş piyasada tanınmaya başladı.Cihaz ambalajı için en yaygın substrat malzemesi, genellikle % 96 alümina içeriğine sahip bir alümina substratı olan alümina substratıdır (Al2O3).Alümina substrat teknolojisi çok olgun ve uygun fiyatlı..

Alümina seramiklerinin nispeten düşük ısı iletkenliği (20-30W/m · K) ve Si ve SiC gibi yarı iletken malzemelerle termal genişleme katsayısının zayıf eşleşmesi nedeniyle,Yüksek güçlü cihazlarda alümina substratlarının kullanımı sınırlıdır..

4 LED için alüminyum oksit seramik substrat

Yüksek güçlü LED ısı dağılımı substratı esas olarak seramik substratlardan oluşur.Piyasada yaygın olarak kullanılan yüksek güçlü seramik substratlar LTCC (düşük sıcaklıkta pişirilmiş seramik) ve DPC (doğrudan bakır kaplama seramik) dir.Alümina ve alüminyum nitrit gibi seramik malzemelerle.LED için alüminyum oksit seramik substratlar, yüksek ısı dağılımı ve yüksek hava sıklığı özelliklerine sahiptir, bu da LED'lerin ışık verimliliğini ve ömrünü artırabilir.Ayrıca hava geçirmezliği nedeniyle hava koşullarına karşı yüksek bir dayanıklılık gösterir ve çeşitli ortamlara uygun hale gelir.