Các chất nền gốm được sử dụng rộng rãi trong điện tử công suất, bao bì điện tử, vi điện tử lai và các mô-đun đa chip do độ dẫn nhiệt và độ kín không khí tuyệt vời của chúng.Oxide nhôm hiện là vật liệu nền gốm được sử dụng rộng rãi nhất. Nó không chỉ có những ưu điểm như độ bền cơ học cao, cách nhiệt, chống nhiệt độ cao, ổn định tốt,hiệu quả chi phí caoNgoài ra, quá trình sản xuất của nó là trưởng thành và chi phí thấp. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các mạch phim dày,mạch phim mỏng, mạch lai, các thành phần đa chip và các mô-đun IGBT công suất cao, và hiện là vật liệu nền gốm được sử dụng rộng rãi nhất.

Các loại gốm nhôm

Các loại gốm nhôm có thể được chia thành hai loại dựa trên độ tinh khiết của chúng: loại cao tinh khiết và loại thông thường.

1 Alumina tinh khiết cao

Gốm nhôm tinh khiết cao là vật liệu gốm có hàm lượng Al2O3 trên 99,9%.μm. Nói chung, thủy tinh nóng chảy được làm để thay thế các lò mấu platin, và tính minh bạch và khả năng chống ăn mòn kim loại kiềm của nó được sử dụng làm đèn natri;Nó có thể được sử dụng như một chất nền mạch tích hợp và vật liệu cách nhiệt tần số cao trong ngành công nghiệp điện tử.

2 Vật gốm nhôm thông thường

Các loại gốm nhôm thông thường có thể được phân loại thành 99 loại gốm, 95 loại gốm, 90 loại gốm, 85 loại gốm và các loại khác dựa trên hàm lượng Al2O3 khác nhau (tạm dịch hàm lượng Al2O3 là 99%, 95%,90%, 85%, v.v.). Sự khác biệt chính là lượng doping trên chất nền khác nhau.Các tính chất điện và cơ học của chất nền gốm nhôm có độ tinh khiết khác nhau có một số khác biệt.Các loại gốm có độ tinh khiết cao hơn có hằng số điện bao phủ cao hơn, mất điện bao phủ thấp hơn và độ mịn nền tốt hơn.Đôi khi những người có hàm lượng Al2O3 là 80% hoặc 75% cũng được phân loại là loạt gốm nhôm thông thường.

Trong số đó, 99 vật liệu gốm nhôm được sử dụng để sản xuất các hầm nhiệt độ cao, ống lò lửa và các vật liệu đặc biệt chống mòn, chẳng hạn như vòng bi gốm, niêm phong gốm,và tấm van nước;95 gốm nhôm được sử dụng chủ yếu như các thành phần chống ăn mòn và chống mòn;Do việc thường xuyên thêm một số talc, hiệu suất điện và độ bền cơ học của 85 đồ gốm được cải thiện.và một số được sử dụng như các thiết bị chân không.75 porcelain và 95 porcelain là các vật liệu gốm được sử dụng rộng rãi cho các chất nền mạch phim dày, và các chất nền gốm cho các mạch phim mỏng chủ yếu là 97 porcelain hoặc 99 porcelain.

Hiệu suất chính của chất nền nhôm tăng lên khi hàm lượng nhôm tăng lên, nhưng hàm lượng nhôm càng cao, việc chế tạo gốm càng khó.95 đồ gốm thường được nung trên 1500 °C.Nhiệt độ nướng của 99 đồ sứ đạt trên 1700 °C.

Theo màu sắc, có ba loại nền gốm alumina: trắng, tím và đen.Chất nền oxit nhôm phổ biến là màu trắng, được sử dụng cho chất nền LED, chất nền mạch tần số cao, v.v. Tuy nhiên,một số ứng dụng yêu cầu tránh phản xạ ánh sáng từ nền oxit nhôm, dẫn đến sự hình thành của các sản phẩm oxit nhôm đen.

Ưu điểm của chất nền gốm nhôm

● Hiệu suất cách nhiệt tốt: Các chất nền gốm oxit nhôm có hiệu suất cách nhiệt tốt, có thể cách nhiệt các mạch hiệu quả và tránh lỗi do rò rỉ và các vấn đề khác.

Chống nhiệt độ cao tuyệt vời: Lớp nhựa gốm alumina có thể duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, chịu được hoạt động lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao,và không dễ biến dạng, đốt cháy, hoặc oxy hóa.

● Sức mạnh và độ cứng cao: Các chất nền gốm oxit nhôm có sức mạnh và độ cứng cao, có thể chịu được một số áp lực cơ học và lực va chạm, và không dễ vỡ hoặc mòn.

Tính ổn định hóa học tuyệt vời: Lớp nhựa nhựa có khả năng chống ăn mòn tốt với hầu hết các hóa chất và có thể hoạt động ổn định trong môi trường gây hấn hóa học.

● Hiệu suất xử lý tốt: Lớp nhựa nhựa nhựa có hiệu suất xử lý tốt, có thể được sử dụng cho khoan, mài, cắt và các quy trình xử lý khác,và có thể đạt được hình dạng hình học phức tạp và yêu cầu kích thước chính xác cao.Xử lý mạch có thể dựa trên công nghệ bốc mỏng, với độ chính xác đạt đến mức micromet.Do hằng số điện áp cao hơn so với chất nền PCB chung, các thiết bị được thiết kế có kích thước nhỏ, có những lợi thế đáng kể trong xu hướng phát triển của thu nhỏ các mô-đun thành phần khác nhau.

Ứng dụng chất nền gốm nhôm

1 Chất nền gốm cho các điện trở chip

Ưu điểm của nền gốm nhôm kháng bao gồm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hệ số mở rộng nhiệt thấp, độ tin cậy tốt, độ dẫn nhiệt và mật độ cao,cải thiện đáng kể độ tin cậy của mạch và mật độ dâyNó là một vật liệu mang cho các thành phần kháng chip.

2 Chất nền gốm cho mạch tích hợp lai

Một mạch tích hợp lai là một phương pháp đóng gói nên chứa ít nhất hai hoặc nhiều thành phần, một trong số đó là hoạt động.Lắp đặt chúng trên các tấm cách nhiệt băng kim loại đã được làm bằng phim dày hoặc mỏng, và các mạch phức tạp được sản xuất bằng công nghệ này được gọi là mạch tích hợp lai.Lớp nền phục vụ như một hỗ trợ cơ học cho mạch, cung cấp một vị trí lắng đọng cho vật liệu băng dẫn điện, vật liệu điện môi và vật liệu kháng tạo thành các thành phần thụ động.Nó cũng cung cấp hỗ trợ cơ học cho tất cả các thành phần chip thụ động và hoạt động.

Trong mạch tích hợp lai, các chất nền thường được sử dụng bao gồm oxit nhôm, oxit beryllium, oxit silicon, nitrure nhôm, vv Tuy nhiên, xem xét chi phí và hiệu suất,chất nền oxit nhôm tinh khiết cao với bề mặt mịn vẫn được sử dụng rộng rãi.Do hàm lượng oxit nhôm khác nhau, chất lượng và chất lượng của chất nền cũng khác nhau.Đầu tiên thường phù hợp với mạch phim mỏngTrong khi đó, đối với các mạch phim dày, 96% nền oxit nhôm có thể đáp ứng các yêu cầu quy trình của họ.Các loại gốm oxit nhôm cho nướng nhiều lớp thường sử dụng các tấm gốm nguyên liệu gốm oxit nhôm từ 90 đến 95 porcelain làm nguyên liệu cơ bản.

3 Chất nền của thiết bị điện

Đối với bao bì thiết bị điện tử công suất, ngoài các chức năng dây điện cơ bản (các kết nối điện), nền cũng yêu cầu độ dẫn nhiệt cao, cách nhiệt, chống nhiệt,điện áp kháng, và hiệu suất phù hợp nhiệt.Các chất nền gốm kim loại hóa được đại diện bởi DBC và DPC có hiệu suất vượt trội về tính dẫn nhiệt, cách nhiệt, kháng điện áp và chống nhiệt,và đã trở thành vật liệu ưa thích cho bao bì thiết bị điện, dần dần đạt được sự công nhận của thị trường.Vật liệu nền phổ biến nhất cho bao bì thiết bị là nền nhôm (Al2O3), thường là nền nhôm có hàm lượng nhôm 96%.Công nghệ phụ kiện nhôm là rất trưởng thành và giá cả phải chăng.

Do độ dẫn nhiệt tương đối thấp của gốm nhôm (20-30W / m · K) và sự phù hợp kém của hệ số mở rộng nhiệt với các vật liệu bán dẫn như Si và SiC,ứng dụng chất nền nhôm trong các thiết bị công suất cao là hạn chế.

4 Lớp nền gốm oxit nhôm cho đèn LED

Lớp nền phân tán nhiệt LED công suất cao chủ yếu bao gồm các lớp nền gốm.Các chất nền gốm có công suất cao được sử dụng phổ biến trên thị trường là LTCC (gốm đồng đun nóng ở nhiệt độ thấp) và DPC (gốm gốm bọc đồng trực tiếp), với các vật liệu gốm như alumina và aluminium nitride.Các nền gốm oxit nhôm cho đèn LED có đặc điểm phân tán nhiệt cao và độ kín không khí cao, có thể cải thiện hiệu suất ánh sáng và tuổi thọ của đèn LED.Và độ kín không khí tốt của nó cho nó một mức độ cao chống lại thời tiết, làm cho nó phù hợp với nhiều môi trường khác nhau.