Materiaal en skaaimerken fan keramyske substraat

Mei de foarútgong en ûntwikkeling fan technology, de operaasjetuele, wurkjende temperatuer en frekwinsje hawwe yn apparaten stadichoan heger wurden. Om te foldwaan oan 'e ôfhinklikens fan apparaten en circuits binne hegere easken foarstjoere foar chip-dragers. Keramische substraten wurde breed brûkt yn dizze fjilden fanwegen har treflike thermyske eigenskippen, magnetronseigenskippen, meganyske eigenskippen en hege betrouberens.

Op it stuit hawwe de haadkonternaten brûkt yn keramyske substraatsen: Alumina (Al2o3), aluminum, silisium (aln), silisium, silisium carbide (SIC) en beryllium okside (beo).

96 te brûken

Ma Terial	Purity	Thermyske kondistiviteit (W / km)	relative elektryske konstante	fersteuring fan disruptive fjildintensiteit (kv / mm ^ (- 1))	Koarte comme nt S
AL2O3	99%	29	9.7	10	Best Permasines, Folle breder applikaasjes
aln	99%	150	8,9	15	hegere prestaasjes, mar hegere kosten
beo	99%	310	6.4	10	poeder mei heul giftich, limyt om
SI3N4	99%	106	15.4	100	Optimale prestaasjes
SIC	99%	270	40	0.7	Passy Passcy-applikaasjes

Litte wy de koarte skaaimerken fan dizze 5 avansearre keramika sjen foar substraat as folget:

1. Alumina (AL2O3)

Al2o3 Homogene Polycristallen kinne mear dan 10 soarten berikke, en de wichtichste kristalstypen binne as folgjend: α-al2o3, γ-al2o3, γ-Al2o3 en Zta-AL2O3. Under har hat α-al2o3 de leechste aktiviteit en is de meast stâl ûnder de fjouwer haadkristyske foarmen, en har ienheidsell is in puntige rhombohonde, dy't ta it hexagonaal kristalsysteem is. α-al2o3 struktuer is struktuer, Corundum-struktuer, kin stâl bestean by alle temperatueren bestean; Doe't de temperatuer 1000 ~ 1600 ° C berikt, c, sille oare farianten unreversibel omsette yn α-al2o3.

Figuer 1: Crystal MicroStruture of Al2o3 Under Sem

Mei de ferheging fan Al2O3-massa-fraksje en de ôfname fan 'e oerienkommende glêsfase-massa-massa rap, komt de th2o3-keramyk net berikt, 99% wurdt har thermyske konduktiven yn ferliking mei dat as de massa fraksje is 90%.

Hoewol it ferheegjen fan 'e massa fraksje fan Al2o3 kin de algemiene prestaasjes fan' e suramyk ferbetterje, fergruttet it ek de sinteringstemperatuer fan keramyk, dy't yndirekt liedt ta in ferheging fan produksjekosten.

2. Aluminium Nitride (ALN)

Aln is in soarte fan groep ⅲ-v compound mei wurtzite struktuer. De ienheidssel is Aln4 Tetrahedron, dy't ta hexagonaal kristalysteem heart en hat sterke kovalante bân, dus it hat poerbêste meganyske eigenskippen en hege bûgde sterkte. Teoretysk is syn kristal-tichtens 3.2611g / cm3, dus it hat hege thermyske konduktiv, en it suvere crystal hat in thermyske konduktiven fan 320w / (m · k) by keamertemperatuer, en de thermyske konduktiven fan 'e hjitte-pressed ûntslein aln Substraat kin 150W / (M · K) berikke, dat mear dan 5 kear is dat fan Al2o3. De thermyske útwreidingskoeffisjint is 3,8 × 10-6 ~ 4,4 × 10-6 / ℃, wat is goed matched mei de thermyske útwreidingskoëfficient foar sementuele chipmaterialen lykas SI, SIC en Gaas.

Figuer 2: Poeder fan aluminium nitride

Aln keramyk hawwe heger thermyske konduktiviteit dan al2o3 keramyk, dy't stadichoan ferfangt al2o3 keramyk yn hege macht elektroanika en oare apparaten dy't hege waarmtekonduksje nedich binne, en hat brede applikaasjeperspektyf. Aln keramyk wurde ek beskôge as it foarkar materiaal foar it finster fan 'e enerzjy foar it enerzjy fan macht fakuümposante apparaten fanwege har lege sekundêre reële-emissyfe.

3. Silicon Nitride (SI3N4)

SI3N4 is in kovale bondele ferboud mei trije kristalstruktueren: α-si3n4, β-si3n4, en γ-si3n4. Under har binne α-SI3N4 en β-SI3N4 de meast foarkommende kristalfoarmen, mei hexagonale struktuer. De thermyske konduktiviteit fan single Crystal SI3N4 kin 400W / (M · K) berikke. Fanwegen har fonon-hjitteferheging binne d'r lykwols roaster en disjonaasje yn 'e eigentlike rook, en ûnreinheid, sadat de thermyske kondoriteit fan' e eigentlike útfiering fan 'e eigentlike brânen allinich sawat 20w / (m · k) is . Troch it te optimalisearjen fan it oanpart- en sinterwurkproses hat de thermyske konduktiviteit 106W / (M · K) berikt. De thermyske útwreidingskoëffisjint fan SI3N4 is sawat 3.0 × 10-6 / C, dy't goed oerienkomme mei SI, SIC en Gaas-keramyk, wêrtroch SI3N4 keramyk in oantreklik foar hege thermyske kondukteurs meitsje.

Figuer 3: Poeder fan Silicon Nitride

Under de besteande keramyske substatsen wurde SI3N4-keramyske substraten beskôge as de bêste keramyske materialen, lykas hege hurdens, hege harsens, hege tebekrinnende, leechferlies, wear ferset en wjerstân en korroen ferset. Op it stuit is it geunstige yn igbtmodule ferpakking en ferfangt stadichoan al2o3 en aln keramyske substraten.

4.SIlticon Carbide (SIC)

Single Crystal Sic is bekend as it tredde generaasje Semantor materiaal, dat de foardielen hat fan grutte band gap, heechferwideringspuntaazje, hege thermyske konduktiviteit en hege echte saturaasje-snelheid.

Troch it tafoegjen fan in lyts bedrach fan BEO en B2O3 nei Sic om har tsjin te ferheegjen, en foegje dan de korrespondearjende tafoegings ta yn 'e temperatuer boppe 1900 ℃ Mei help fan Hot Pressing, kinne jo de tichtheid fan mear dan 98% fan Sic keramyk tariede. De ryske konduktiviteit fan SIC keramyk mei ferskate suvere taret troch ferskate sintende metoaden en additiven is 100 ~ 490W / (M · K) by keamertemperatuer. Om't de dielektryske konstant fan SIC Ceramics heul grut is, is it allinich geskikt foar applikaasjes mei leechfrekwinsje, en is net geskikt foar applikaasjes mei hege frekwinsje.

5. Berylylia (Beo)

De Beo is Wurtzite-struktuer en de sel is kubike kristalsysteem. It is fan 'e direkte konduktiviteit is heul, Beo massa-keramyk, by keamertemperatuer, har thermyske konduktiviteit (termyske kondysje), sawat 10 kear de thermyske konduktiviteit fan deselde suverens al2o3 keramyk. Hat net allinich in heul hege hjittekapasiteit, mar hat ek lege dielektryske konstant en meganaasje en meganyske eigenskippen, Beo-keramyk binne it foarkar fan 'e applikaasje fan hege macht fan apparaten en circuits en circuits-apparaten.

Figuer 5: Crystal Structuer fan Berylylia

De skaaimerken fan 'e hege thermyske konduksjes fan Begality binne sa fier unwei troch oare keramyske materialen, mar beo hat heul foar de hân lizzende tekoarten, en syn poeder is heul giftich.

Op it stuit binne de faak brûkte keramyske substraatmaterialen yn Sina yn Sina al2o3, Aln en SI3N4. De keramyske substraat makke troch LTCC-technology kin ynteressive komponinten yntegrearje lykas wjerstannen, kapasiteiten en inductors yn 'e trije-dimensjonale struktuer. Yn tsjinstelling ta de yntegraasje fan Semiconductors, dy't primêr aktive apparaten binne, LTCC hat HTCC High-Tensity 3D Interconnect Wiring-mooglikheden.