Керамички супстрати: Al2O3, AlN, Si3N4

1. Основната мисија на керамичките подлоги

Во големата шема на модерната електроника, керамичките подлоги, иако често се кријат зад сцената, играат незаменлива и клучна улога. Од пренос на високофреквентен сигнал во базните станици 5G до контролорите на моторот во возилата со нова енергија и основниот слој на пакување на енергетските полупроводници, керамичките подлоги цврсто остануваат во сржта на електронските уреди, тивко преземајќи ја двојната мисија на „рбетот на дисипација на топлина“ и „чувар на изолацијата“.

Земајќи ги на пример базните станици 5G, тие генерираат голема количина на топлина за време на работата. Ако оваа топлина не може да се потроши навреме, перформансите на опремата значително ќе се намалат, па дури и ќе предизвикаат дефекти. Керамичките подлоги, со нивната одлична топлинска спроводливост, можат брзо да ја одведат топлината, обезбедувајќи стабилна работа на базната станица. Кај контролорите на мотори на возилата со нова енергија, керамичките подлоги не само што мора да издржат средини со висока температура, туку и тестови на висок напон и висока струја. Нивните супериорни изолациски својства и механичка сила обезбедуваат сигурна гаранција за ефикасно функционирање на моторот.

Според авторитативните прогнози, глобалниот пазар на керамички подлоги се предвидува да се зголеми од 1,13 милијарди долари во 2022 година на 4,15 милијарди долари во 2029 година, што претставува сложена годишна стапка на раст (CAGR) од 18,23%. Овој брз раст е поттикнат од експлозивната побарувачка од електричната електроника, полупроводниците од третата генерација и опремата од високата класа. Со брзиот развој на технологијата, овие полиња поставуваат сè поголеми барања за перформансите на електронските уреди, со што керамичките подлоги, како клучен материјал, стануваат сè поважни.

2. Технички профили на трите основни супстрати

Помеѓу големото семејство на керамички подлоги, алуминиум (Al2O3), алуминиум нитрид (AlN) и силициум нитрид (Si3N4) се трите најистакнати, од кои секоја свети силно во различни полиња на примена поради нивните уникатни својства на материјалот.

Алумина (Al2O3) керамичките подлоги може да се пофалат со 60-годишно искуство во индустријализација, зрела технологија и релативно ниска цена. Нивниот висок обем на производство и извонредната економичност им овозможија да заземат значителен дел од пазарот со низок до среден опсег. Во областа на општата електроника за широка потрошувачка, како што се паметните телефони и таблетите, алумина керамичките подлоги ги задоволуваат барањата на големото производство со нивните стабилни перформанси и прифатлива цена. Меѓутоа, како што електронските производи се развиваат кон минијатуризација, висока фреквенција и висока моќност, релативно ниската топлинска спроводливост на алумина керамичките подлоги станува сè поочигледна, што го отежнува исполнувањето на строгите барања за дисипација на топлина на апликациите од високата класа.

Алуминиум нитрид (AlN) керамички подлогисе издвојуваат поради нивната супериорна топлинска спроводливост, која се движи од 200 до 270 W/(m·K), што е 4 до 7 пати повеќе од алумина. Оваа карактеристика го прави алуминиумскиот нитрид претпочитан избор за апликации со висока моќност, како што се засилувачите на енергија во базните станици 5G и LED осветлувањето со голема моќност. Во базните станици 5G, керамичките подлоги од алуминиум нитрид можат брзо да ја потрошат топлината генерирана од засилувачот на напојувањето, обезбедувајќи стабилна работа на опремата во услови на висока фреквенција и висока моќност, ефикасно подобрување на квалитетот и ефикасноста на комуникацијата. Понатаму, алуминиум нитрид, исто така, поседува висока механичка сила и добра отпорност на корозија, што го прави да се смета за најперспективен керамички материјал со висока топлинска спроводливост. Сепак, производството на материјали од алуминиум нитрид во моментов е предизвик, со високи производствени трошоци и тешкотии во големото масовно производство, што значително ја ограничува неговата широка примена во електронското пакување.

Керамички подлоги од силициум нитрид (Si3N4)., со нивните одлични вкупни перформанси, се појавуваат во најсовремените полиња со високи барања за доверливост. Со јакост на свиткување што надминува 800 MPa, силициум нитрид е еден од најсилните познати керамички материјали, давајќи ѝ на подлогата исклучителна отпорност на механички удари, вибрации и термички удари, што ја прави помалку подложна на кршење во сложени средини за инсталација и работа. Истовремено, силициумскиот нитрид има низок коефициент на термичка експанзија од само 3,2 × 10-6/℃, покажувајќи одлична компатибилност со материјалите од полупроводнички чипови (како што се силициум: ~3 × 10-6/℃, ~10-4 × силициум карбид): значително намалување на стресот при термички циклус и подобрување на доверливоста на модулите. Во воздушната област, опремата треба да работи во екстремни средини; високата доверливост и стабилност на силициум нитрид керамичките подлоги обезбедуваат силна поддршка за нормално функционирање на авионската опрема. Сепак, високата производна цена и сложените процеси на силициум нитрид керамичките подлоги ја ограничуваат нивната примена во некои полиња чувствителни на трошоците.

Semicorex нуди висок квалитеткерамички подлоги. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт телефон +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com