Технические

Керамическая подложка относится к специальной пластине процесса, в которой при очень высокой температуре медная фольга напрямую связана с поверхностью (односторонняя или двусторонняя) Аль₂О₃ или керамическая подложка AlN. Изготовленная ультратонкая композитная подложка имеет отличные электроизоляционные свойства, высокую теплопроводность, отличную пайку и высокую прочность к адгезии, и может быть выгравирована в различные узоры, такие как плата PCB, и имеет большую способность переноса тока. Поэтому керамические подложки стали основным материалом для технологии структуры электронных схем высокой мощности и технологии взаимосоединения.

Toyota Prius’ с первого поколения igbt умирает и керамического подложки дна водного охлаждения раствора.

Керамическая подложка приводит к новому развитию отрасли применения теплорассеивания. Из-за характеристики его теплорассеивания и преимущества высокого теплорассеивания, низкого теплоустойчивости, длительного времени использования и выдерживать напряжение, с улучшением техники и улучшением оборудования и ускоренной рационализацией цены продукта, область применения в светодиодной промышленности расширяется, такая как индикатор света бытовой продукции, автомобильной лампы, уличной лампы и открытого большого бильборда и т.д. Успешная разработка керамических подложек обеспечивает лучшие услуги для внутреннего освещения и наружных продуктов освещения и расширяет будущие рынки светодиодной пром

Спецификации

• Сильное механическое напряжение, стабильная форма; высокая прочность, высокая теплопроводность, высокая изоляция; сильная сила связывания, антикоррозия.
• Хорошая производительность теплового цикла, с до 50 000 циклов, высокая надежность
• Может сделать графическое гравирование на нем, что такое же, как пластина ПХД или (подложка IMS), без загрязнения и без вредных
• Температура использования: -55 ℃ -850 ℃; коэффициент теплового расширения близок к кремнию, упрощает производственный процесс модуля мощности

Вид

Ⅰ. Разделить по материалу

1. Оксид алюминия (Al)₂О₃)

Аль₂О₃ Подложка является наиболее распространенным базовым материалом в электротехнической промышленности. Что касается механических, тепловых и электрических характеристик, по сравнению с большинством других оксидных керамик, Аль₂О₃ подложка имеет высокую прочность и химическую стабильность, и поскольку ее источник сырья богат, она может использоваться для различных технических изготовлений и может быть изготовлена в различных формах. Некоторые произведения Аль₂О₃ подложки могут принять трехмерные подгонянные.

2. Оксид бериллия (BeO)

Он имеет более высокую теплопроводность, чем алюминий, и используется в приложениях, требующих высокой теплопроводности. Но когда температура превышает 300 ℃, теплопроводность быстро снижается. Самое главное, что его токсичность ограничивает его развитие.

Основным компонентом керамики оксида бериллия является BeO. В основном он используется для крупномасштабной интегрированной электрической подложки, газовой лазерной трубки большой мощности, корпуса радиатора транзистора, микроволнового выходного окна и нейтронного модератора и т.д.

Чистый BeO относится к кубической кристаллической системе. Его плотность составляет 3,03 г/см3, а температура плавления составляет 2570 ℃. Он обладает высокой теплопроводностью, почти равной меди и чистому алюминию. Коэффициент теплопроводности λ составляет 200-250W/(m.K). Кроме того, он имеет хорошую устойчивость к термическим ударам, его диэлектрическая константа составляет 6 ~ 7 (0,1 МГц). Тангентное значение угла средней потери составляет около 4 × 10-4 (0,1 ГГц). Высокая токсичность порошка является самым большим недостатком, что затрудняет заживление контактных ран. Он изготовлен из порошка оксида бериллия с алюминиевым оксидом и другими ингредиентами при высокой температуре спекания. Для производства керамики необходимы хорошие меры защиты. Леточность оксида бериллия увеличивается в высокотемпературных средах, содержащих водяный пар. Летатилизация начинается при 1000 ℃, а количество летализации увеличивается с повышением температуры, что приводит к трудностям в производстве. Некоторые страны больше не производят его. Но производительность производства отлична, хотя цена выше, все еще есть большое требуемое количество.

3. Нитрид алюминия (AlN)

Для AIN нужно обратить внимание на две важные характеристики: одна - высокий коэффициент теплопроводности, другая - коэффициент расширения, соответствующий Si. Его недостаток заключается в том, что даже очень тонкий оксидный слой на поверхности окажет воздействие на коэффициент теплопроводности. Только строгим контролем материалов и процесса можно производить хорошие подложки AIN.

Учитывая вышеизложенные причины, мы можем знать, что керамика оксида алюминия широко используется из-за их превосходных всеобъемлющих характеристик в областях микроэлектроники, электроэлектроники, смешанной микроэлектроники, модулей питания и т.д.

4. Нитрид кремния (Si3N4)

Прочность на изгиб новой керамической подложки из нитрида кремния выше, чем подложка из Al2O3 и AlN. Твердость Si3N4 даже превышает прочность циркониевой керамики. Продление срока службы имеет решающее значение для всех приложений модулей питания, где большие полупроводниковые пластины прямо связаны с подложкой, и это особенно важно для пластин SiC и GaN с более высокими температурами соединения (до 250 ° C). Теплопроводность субстрата нитрида кремния curamik® составляет 90 Вт/мк, что превышает среднее значение других субстратов на рынке. Механическая прочность новой подложки позволяет использовать более тонкий керамический слой, который снижает тепловое сопротивление, увеличивает плотность мощности и снижает затраты на систему. По сравнению с подложками Al2O3 и AlN его прочность на изгиб значительно улучшается, и конструкторы получат от этого выгоду. Твердость нитрида кремния даже превышает прочность циркониевой керамики, достигая 6,5-7 МПа/√м при теплопроводности 90 Вт/мк.

Ⅱ. В соответствии с производственным процессом

1. HTCC (High-Temperature Co-Fired Ceramic) (Высокотемпературная кооперативная керамика)

HTCC также называется высокотемпературной многослойной керамикой. Процесс производства очень похож на LTCC. Главное отличие в том, что керамический порошок HTCC не добавляется в стеклянный материал. Поэтому HTCC должен быть сушен и затверден при высокой температуре 1300 ~ 1600 ℃. Затем зеленый эмбрион пробуряют через отверстия, а отверстия заполняются и печатаются с помощью технологии экранной печати. Из-за высокой температуры сожжения выбор металлопроводных материалов ограничен. Основным материалом является высокая температура плавления, но проводящие металлы, такие как вольфрам, молибден, марганц и т.д., которые имеют плохие свойства, наконец ламинируются и запекаются.

2. LTCC (Низкотемпературная совместная керамика)

LTCC также известна как низкотемпературная многослойная керамическая подложка. Эта технология должна сначала смешать неорганический порошок алюминия и около 30% ~ 50% стеклянного материала с органическим связывающим веществом, чтобы сделать его равномерно смешанным в грязоподобную шламу, а затем использовать скребку, чтобы скребать шламу в лист, а затем через процесс сушки, чтобы сформировать тонкий зеленый эмбрион, а затем сверлять через отверстие в соответствии с конструкцией каждого слоя, поскольку передача сигнала каждого слоя, внутренняя схема технологии экранопечатки LTCC используется для заполнения отверстий и печатных схем на зеленом Внутренние и внешние электроды могут быть изготовлены из серебра, меди, золота и других металлов. Наконец, каждый слой ламинируется и размещается при температуре 850 ~ 900 ℃. Печение и формирование в печи может быть завершено.

3. DBC (прямая связанная медь)

Технология прямого медного покрытия использует медь’ с содержащий кислород эвтектический раствор для непосредственного нанесения меди на керамику. Основным принципом является введение соответствующего количества кислорода между медью и керамикой до или во время процесса связывания, при 1065 ℃ ~ 1083 В диапазоне ℃, медь и кислород образуют эвтектический раствор Cu-O. Технология DBC использует эвтектический раствор для химической реакции с керамической подложкой для образования фазы CuAlO2 или CuAl2O4, а с другой стороны, для проникновения в медную фольгу для достижения сочетания керамической подложки и медной пластины.

Превосходство

◆ Коэффициент теплового расширения керамической подложки близок к кремниевому чипу, который может сэкономить переходный слой Mo, сэкономить труд, сэкономить материалы и снизить затраты;

◆ уменьшить сварку слоя, уменьшить тепловое сопротивление, уменьшить пустоты и улучшить урожайность;

◆ Ширина линии медной фольги толщиной 0,3 мм составляет всего 10% от обычной печатной платы при той же несущей способности тока;

◆ Отличная теплопроводность, так что пакет чипов очень компактен, так что плотность мощности значительно увеличивается, а надежность системы и устройства улучшается;

◆ Сверхтонкая (0,25 мм) керамическая подложка может заменить BeO без проблем экологической токсичности;

◆ Большая несущая способность тока, ток 100А непрерывно проходит через медное тело шириной 1 мм и толщиной 0,3 мм, а повышение температуры составляет около 17 ℃; 100А ток непрерывно проходит через медное тело шириной 2 мм и толщиной 0,3 мм, и повышение температуры составляет только около 5 ℃;

◆ Низкое тепловое сопротивление, тепловое сопротивление керамической подложки 10 × 10 мм составляет 0,31 К / Вт для керамической подложки толщиной 0,63 мм, тепловое сопротивление керамической подложки толщиной 0,38 мм составляет 0,19 К / Вт, а тепловое сопротивление керамической подложки толщиной 0,25 мм Тепловое сопротивление составляет 0,14 К / Вт.

◆ Высокая изоляция выдерживает напряжение для обеспечения личной безопасности и защиты оборудования.

◆ Могут быть реализованы новые методы упаковки и сборки, так что продукт высоко интегрирован и размер уменьшен.

Требования к производительности

(1) Механические свойства

Он имеет достаточно высокую механическую прочность, в дополнение к несущим компонентам, он также может использоваться в качестве опорного элемента; он имеет хорошую обрабатываемость и высокую точность измерений; легко реализовать многослойность;

Поверхность гладкая, без искажения, изгибания, микротрещин и т.д.

(2) Электрические свойства

Высокое сопротивление изоляции и напряжение разрыва изоляции;

Низкая диэлектрическая константа;

Низкая диэлектрическая потеря;

Стабильная производительность в условиях высокой температуры и высокой влажности для обеспечения надежности.

(3) Термические свойства

Высокая теплопроводность;

Коэффициент теплового расширения соответствует соответствующим материалам (особенно следует соответствовать коэффициенту теплового расширения Si);

Отличная теплоустойчивость.

4) Другие свойства

Хорошая химическая стабильность; легко металлизировать, сильная адгезия к схеме;

отсутствие гигроскопичности; устойчивость к нефти и химическим веществам; а-излучение небольшое;

Используемые материалы свободны от загрязнения и нетоксичны; кристаллическая структура не меняется в пределах рабочего температурного диапазона;

Сырье в изобилии; Технология зрела; Производство легко; Цена низкая.

Использование

◆ высокомощные полупроводниковые модули; полупроводниковые холодильники, электронные нагреватели; радиочастотные схемы управления мощностью, схемы смешивания мощности.

◆ Интеллектуальные энергетические компоненты; высокочастотные коммутационные источники питания, реле твердого состояния.

◆ Автомобильная электроника, аэрокосмические и военные электронные компоненты.

◆ Компоненты солнечных панелей; телекоммуникационные специализированные обмены, приемные системы; промышленной электроники, такой как лазеры.

Тренд

Появление керамической подложной продукции открыло путь к развитию отрасли применения теплорассеивания. Из-за характеристик теплорассеивания керамических подложек и преимуществ керамических подложек, таких как высокое теплорассеивание, низкое тепловое сопротивление, длительный срок службы и выдерживаемое напряжение, с улучшением производственной технологии и оборудования, цены на продукцию ускорились и рационализировались, а затем расширили области применения светодиодной промышленности, такие как индикаторы для бытовой техники, автомобильные фонари, уличные фонари и открытые большие знаки. Успешная разработка керамических подложек обеспечит услуги для внутреннего и наружного освещения и расширит будущие рынки светодиодной промышленности.