Tecnologia

Substrato cerâmico refere-se a um prato de processo especial em que, a uma fólia de cobre de alta temperatura, está ligada diretamente à superfície (de lado único ou de lado duplo) de Al₂O₃ ou substrato de cerâmica AlN. O substrato composto ultra fino feito tem excelentes propriedades de isolamento elétrico, alta condutividade térmica, excelente soldabilidade e alta força de adesão, e pode ser gravado em diversos padrões como uma placa de PCB, e tem uma grande capacidade de carregar corrente. Portanto, substratos de cerâmica se tornaram o material básico para tecnologia de estrutura de circuitos eletrônicos de alta energia e tecnologia de interconexão.

Toyota Prius s primeira geração igbt morre e substrato cerâmico solução de refrigeração de água inferior.

O substrato cerâmico traz o novo desenvolvimento da indústria de aplicação de dissipação de calor. Devido à característica de sua dissipação de calor e vantagem de alta dissipação de calor, baixa resistência ao calor, longa utilização de tempo e tensão resistente, com melhoria técnica e equipamento e racionalização acelerada do preço do produto, a área de aplicação na indústria LED é alargada, como luz indicadora do produto doméstico, lâmpada de automóvel, lâmpada de rua e grande tabuleiro exterior, etc.. O desenvolvimento bem sucedido de substratos cerâmicos fornece melhores serviços para iluminação interior e produtos de iluminação exterior, e expande as áreas futuras de mercado da indústria

Especificações

• Strong mechanical stress, stable shape; - alta força, alta condutividade térmica, alta isolamento; Força forte de ligação, anti-corrosão.
• Bom desempenho do ciclo térmico, com até 50.000 ciclos, alta confiabilidade
• Pode fazer gravação gráfica nela, isto é o mesmo que placa PCB ou (substrato IMS), sem poluição e sem prejuízo
• Temperatura de uso:-55[UNK]-850[UNK]; o coeficiente de expansão térmica está perto do sílico, simplifica o processo de produção do módulo de energia

Tipo

Ⅰ Dividir por material

1. Óxido de alumínio (Al)₂O₃)

Al₂O₃ o substrato é o material básico mais comum na indústria elétrica. Em matéria de desempenho mecânico, térmico e elétrico, comparando com a maioria das outras cerâmicas de óxido, Al₂O₃ o substrato tem alta for ça e estabilidade química, e uma vez que sua fonte de matéria prima é abundante, pode ser usado para vários fabricos técnicos e pode ser feito como formas diferentes. Algumas produções de Al₂O₃ substratos podem aceitar tridimensionais personalizados.

2. Óxido de berílio (BeO)

Tem maior condutividade térmica do que alumínio, e é usado em aplicações que requerem alta condutividade térmica. Mas quando a temperatura é mais de 300°, a condutividade térmica diminui rapidamente. O mais importante é que sua toxicidade limita seu desenvolvimento.

O principal componente da cerâmica de óxido de berílio é BeO. Principalmente é usado para substratos elétricos integrados em grande escala, tubo laser de gás de grande potência, habitação de radiadores do transistor, janela de saída de microondas e moderador de neutrons, etc.

O puro BeO pertence ao sistema cristal cúbico. Sua densidade é de 3,03g/cm3, e o ponto de derreter é de 2570 %. Tem alta condutividade térmica, quase igual a cobre e alumínio puro. O coeficiente de condutividade térmica λ é de 200-250W/(m.K). Além disso, tem boa resistência ao choque térmico, sua constante dielétrica é de 6[UNK]7 MHz). O valor tangente do ângulo de perda média é de cerca de 4×10-4(0,1GHz). O alto tóxico de pó é a maior desvantagem, que dificulta a cura das feridas de contato. É feita de pó de óxido de berílio com alumínia e outros ingredientes por sinterização de alta temperatura. São necessárias boas medidas de proteção para produzir cerâmica. A volatilidade do óxido de berílio aumenta em meios de alta temperatura contendo vapor de água. A volatilização começa a 1000°, e a quantidade de volatilização aumenta com o aumento da temperatura, o que traz dificuldades à produção. Alguns países já não o produzem. Mas o desempenho da produção é excelente, embora o preço seja maior, ainda há uma grande quantidade requerida.

3. Nitrido de alumínio (AlN)

Para AIN, precisamos prestar atenção às duas performances importantes: um é um alto coeficiente de condutividade térmica, outro é o coeficiente de expansão correspondente a Si. Sua desvantagem é que mesmo uma camada muito fina de óxido na superfície terá efeito no coeficiente de condutividade térmica. Só controlando estritamente materiais e processos podem produzir bons substratos de AIN.

Considerando as razões acima referidas, podemos saber que cerâmicas de óxido de alumínio são amplamente utilizadas devido ao seu desempenho superior abrangente nos campos de microeletrônica, eletrônica de energia, microeletrônica mistura, módulos de energia, etc.

4. Nitrido de silício (Si3N4)

A força flexural do novo substrato cerâmico feito de nitrido de silício é maior que a do substrato feito de Al2O3 e AlN. A duração da fratura do Si3N4 até excede a da cerâmica dopada por circónia. A extensão da vida de serviço é crítica para todas as aplicações de módulos de potência onde grandes placas semicondutores estão ligadas diretamente a um substrato, e é especialmente importante para placas SiC e GaN com temperaturas de junção mais elevadas (até 250°C). A condutividade térmica do substrato de nitrato de sílico curamik® é de 90 W/mK, o que excede o valor médio de outros substratos no mercado. A força mecânica do novo substrato nos permite usar uma camada de cerâmica mais fina, que reduz a resistência térmica, aumenta a densidade de energia e reduz os custos do sistema. Comparado com substratos Al2O3 e AlN, sua força flexural é muito melhorada, e os designers beneficiarão disso. A duração da fratura do nitrido de sílico at é excede a de cerâmica dopada por circónia, alcançando 6,5-7 MPa/√m a uma condutividade térmica de 90 W/mK.

- 8545s. De acordo com o processo de fabricação

1. HTCC (Cerâmica Combinada com Alta Temperatura)

O HTCC também é chamado de cerâmica multicamada de alta temperatura. O processo de fabricação é muito semelhante ao LTCC. A diferença principal é que o pó de cerâmica do HTCC não é adicionado ao material de vidro. Portanto, o HTCC deve ser secado e endurecido a uma alta temperatura de 1300~1600. O embrião verde é então perfurado através de buracos, e os buracos são preenchidos e impressos com tecnologia de impressão de tela. Devido à alta temperatura de co-fogo, a escolha de materiais de condutor de metal é limitada. O principal material é alto ponto de derreter, mas metais condutivos como tungstênio, molibdênio, mangano, etc., que têm propriedades fracas, são finalmente laminados e sinterados.

2. LTCC (Cerâmica co-disparada de baixa temperatura)

LTCC também é conhecido como substrato de cerâmica multicamada com baixa temperatura. Essa tecnologia deve primeiro misturar pó inorgânico de alumínio e cerca de 30%~50% de material de vidro com um ligador orgânico para fazê-lo mesmo misturado em uma barriga semelhante à lama, e então usar um rascador para rascar a barriga em uma folha, e então através de um processo de secagem para formar um embrião verde fino, e então perfurar o buraco através do projeto de cada camada, enquanto a transmissão de sinais de cada camada, o circuito interno da tecnologia de impressão de tela LTCC é usado para preencher buracos e imprimir circuitos no embrião verde. Os eletrodos internos e externos podem ser feitos de prata, cobre, ouro e outros metais. Finalmente, cada camada é laminada e colocada em 850~900. - Sinterizar e formar-se no forno sinterizador pode ser completado.

3. DBC (Copper Direct Bonded)

A tecnologia direta de revestimento de cobre usa cobre s solução eutética contendo oxigênio para aplicar diretamente cobre à cerâmica. O princípio básico é introduzir uma quantidade apropriada de oxigênio entre cobre e cerâmica antes ou durante o processo de ligação, a 1065[UNK]~1083 Na gama de [UNK], cobre e oxigênio formam uma solução eutética Cu-O. A tecnologia DBC usa a solução eutética para reagir químicamente com o substrato cerâmico para formar a fase CuAlO2 ou CuAl2O4, e por outro lado para infiltrar a fólia de cobre para alcançar a combinação do substrato cerâmico e da placa de cobre.

Superioridade

◆ O coeficiente de expansão térmica do substrato cerâmico está próximo do chip de sílico, que pode poupar trocas de camada de transição Mo, poupar trabalho, poupar materiais e reduzir custos;

◆ Reduzir a camada de soldagem, reduzir a resistência térmica, reduzir vazios e melhorar o rendimento;

◆ A largura da linha de 0,3 mm de folha de cobre de espessura é apenas 10% do circuito impresso comum sob a mesma capacidade de carregamento corrente;

◆ Excelente condutividade térmica, de modo que o pacote de chips seja muito compacto, de modo que a densidade de potência seja muito aumentada, e a confiabilidade do sistema e do dispositivo é melhorada;

◆ Substrato de cerâmica ultra fino (0,25 mm) pode substituir BeO sem problemas de toxicidade ambiental;

◆ Grande capacidade de carregamento de corrente, corrente 100A passa contínuamente através de um corpo de cobre de largura de 1 mm e espessura de 0,3 mm, e o aumento da temperatura é de cerca de 17 %. 100A corrente passa contínuamente através de um corpo de cobre de largura de 2 mm e espessura de 0,3 mm, e o aumento da temperatura é apenas de cerca de 5 %.

◆ A resistência térmica baixa, a resistência térmica de um substrato cerâmico de 10 x 10 mm é de 0,31K/W para um substrato cerâmico de 0,63 mm de espessura, a resistência térmica de um substrato cerâmico de 0,38 mm de espessura é de 0,19K/W, e a resistência térmica de um substrato cerâmico de 0,25 mm de espessura A resistência térmica é de 0,14K/W.

◆ Alta isolação resiste à tensão para assegurar a segurança pessoal e proteção do equipamento.

◆ Novos métodos de embalagem e montagem podem ser realizados, de modo que o produto seja altamente integrado e o tamanho seja reduzido.

Requisitos de desempenho

(1) Propriedades mecânicas

Ela tem força mecânica suficiente, além de carregar componentes, ela também pode ser usada como membro de suporte; tem boa processabilidade e alta precisão dimensional; é fácil perceber multicamadas;

A superfície é suave, sem página de guerra, dobramento, microcracks, etc.

(2) Propriedades elétricas

Alta resistência à isolação e tensão de degradação da isolação;

Constante dielétrica baixa;

Baixa perda dielétrica;

Perfeito estável em condições de alta temperatura e alta umidade para garantir confiabilidade.

(3) Propriedades térmicas

Alta condutividade térmica;

O coeficiente de expansão térmica é combinado com materiais relacionados (especialmente o coeficiente de expansão térmica de Si deve ser combinado);

Excelente resistência ao calor.

(4) Outras propriedades

boa estabilidade química; - fácil de metalizar, forte adesão ao padrão do circuito;

Sem higroscopia; - resistência ao petróleo e química; a emissão de raios é pequena;

Os materiais usados são sem poluição e não tóxicos; a estrutura de cristal não muda dentro do intervalo de temperatura operacional;

As matérias-primas são abundantes; a tecnologia é madura; o fabrico é fácil; O preço é baixo.

Usar

◆ Módulos de semicondutores de alta potência; - frigoríficos semicondutores, aquecedores eletrônicos; - circuitos de controle de energia de frequência de rádio, circuitos de mistura de energia.

◆ Componentes de energia inteligente; - fornecimentos de energia de alta frequência, relais de estado sólido.

◆ Eletrônica automóvel, aeroespaço e componentes eletrônicos militares.

◆ componentes do painel solar; - intercâmbios dedicados às telecomunicações, sistemas de recepção; - eletrônica industrial como lasers.

Tendência

O advento de produtos de substratos de cerâmica abriu o desenvolvimento da indústria de aplicação de dissipação de calor. Devido às características de dissipação de calor dos substratos cerâmicos, e às vantagens dos substratos cerâmicos como dissipação de alto calor, baixa resistência térmica, longa vida e resistência à tensão, com a melhoria da tecnologia de produção e equipamento, os preços dos produtos aceleraram e racionalizaram, e então expandem as áreas de aplicação da indústria LED, como luzes indicadoras para aparelhos domésticos, luzes de carro, luzes de rua e grandes sinais externos. O desenvolvimento bem sucedido de substratos de cerâmica fornecerá serviços para iluminação interna e produtos de iluminação externa, e alargará as futuras áreas de mercado da indústria LED.