Keramiksubstrat-Serie – Verpackung auf Keramikbasis
Elektronische Komponenten, die in rauen Umgebungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit betrieben werden, können zu Leistungseinbußen und sogar Schäden führen. Daher sind effektive Verpackungsmethoden und eine kontinuierliche Verbesserung der Verpackungsmaterialien erforderlich, um eine gute Stabilität elektronischer Komponenten unter anspruchsvollen äußeren Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Drei dominierende Verpackungsmaterialien
Von der Zusammensetzung her werden elektronische Verpackungsmaterialien hauptsächlich in metallbasierte, keramikbasierte und kunststoffbasierte Verpackungsmaterialien unterteilt. Keramikverpackungen haben ein großes Potenzial für hochdichte Verpackungen und fallen in die Kategorie der hermetischen Verpackungen. Die wichtigsten verwendeten Materialien sind Al2O3, AIN, BeO und Mullit, die Vorteile wie gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Für Metallverpackungen werden hauptsächlich Materialien wie Cu, Al, Mo, W, W/Cu und Mo/Cu-Legierungen verwendet, die eine hohe mechanische Festigkeit und eine hervorragende Wärmeableitungsleistung aufweisen.
Für Kunststoffverpackungen werden hauptsächlich duroplastische Kunststoffe verwendet, darunter Phenolharz, Polyester, Epoxidharz und organisches Silizium, mit Vorteilen wie geringen Kosten, geringem Gewicht und guter Isolierleistung.
Vorteile von Verpackungen auf Keramikbasis
Als gängiges Verpackungsmaterial haben keramikbasierte Verpackungen Vorteile gegenüber Kunststoff- und Metallverpackungen:
(1) Niedrige Dielektrizitätskonstante, hervorragende Hochfrequenzleistung;
(2) Gute Isolierung und hohe Zuverlässigkeit;
(3) Hohe Festigkeit und gute thermische Stabilität;
(4) Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Wärmeleitfähigkeit;
(5) Hervorragende Gasdichtheit und stabile chemische Leistung;
(6) Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit und geringere Anfälligkeit für Mikrorisse.
Vielseitige Keramikverpackungen
Keramikverpackungen gibt es in verschiedenen Formen, um sich an unterschiedliche Anwendungsanforderungen anzupassen. Zu den Hauptformen gehören CBAG-Keramik-Ball-Grid-Array, FC-CBGA-Inverted-Ceramic-Ball-Grid-Array, CQFN-Keramik-Quad-Flat-No-Lead-Gehäuse, CQFP-Keramik-Quad-Flat-Gehäuse, CPGA-Keramik-Pin-Grid-Array und verschiedene Keramiksubstrate. Verpackungsprozesse und Produkttypen werden diversifiziert, um verschiedenen nachgelagerten Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.
Bei der Verpackung optischer Module umfassen die Hauptverpackungsprozesse für TOSA und ROSA beispielsweise TO-Koaxialverpackung, Butterfly-Verpackung, COB-Verpackung und BOX-Verpackung. TO-Koaxialgehäuse sind größtenteils zylindrisch und zeichnen sich durch geringe Größe, niedrige Kosten und ein einfaches Verfahren aus. Sie eignen sich für die Übertragung über kurze Entfernungen, weisen jedoch auch Nachteile wie eine schwierige Wärmeableitung auf. Die Schmetterlingsverpackung ist hauptsächlich rechteckig, mit einer komplexen Designstruktur, einer großen Schalenfläche und einer guten Wärmeableitung und eignet sich für die Übertragung über große Entfernungen. COB, Chip-on-Board-Verpackung, befestigt den Chip auf der Leiterplatte und sorgt so für Miniaturisierung, geringes Gewicht und niedrige Kosten. Die BOX-Verpackung gehört zu einer Art Butterfly-Verpackung, die für die Mehrkanal-Parallelübertragung verwendet wird. Zusätzlich,
Bei den mit Keramik und Kupfer beschichteten Laminaten gibt es hauptsächlich direkt plattierte DPC-Kupfersubstrate, direkt verbundene DBC-Kupfersubstrate, aktivmetallgelötete AM-Substrate und die LAM-Laser-Schnellaktivierungsmetallisierungstechnologie. Aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, Gasdichtheit und Festigkeit haben Keramik-Kupfer-beschichtete Laminate vielversprechende Aussichten für Anwendungen wie Leistungshalbleiter-IGBTs, Laser und LED-Geräte.
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