Serie Keramiksubstrate - Materialien für elektronische Verpackungen Keramiksubstrate
Der Prozess von Chips zu Geräten und Systemen wird als Electronic Packaging bezeichnet. Chips können erst nach dem Verpacken zu vollständigen Geräten mit unverwechselbaren Merkmalen werden. Zu den Hauptfunktionen elektronischer Verpackungen gehören mechanischer Schutz, elektrische Verbindungen, Wärmeableitung und Wärmeanpassung sowie Lichtführung, um Lichtverluste zu reduzieren und die Lichteffizienz zu verbessern. Daher muss es als Substrat für die Verpackung elektronischer Geräte eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine gute Wärmebeständigkeit, eine hohe Isolierung, eine thermische Anpassung an Chipmaterialien, ein hohes Reflexionsvermögen und andere Eigenschaften aufweisen. Gegenwärtig haben keramische Materialien die obigen Eigenschaften und werden in großem Umfang in Halbleiterbeleuchtung, Lasern und optischer Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, Automobilelektronik, Tiefseebohrungen und anderen Gebieten verwendet.
Keramische Substrate,auch als keramische Leiterplatten bekannt, umfassen keramische Substrate und metallische Schaltungsschichten. Übliche Materialien für elektronische Verpackungen sind keramische SubstrateAluminiumoxid (Al2O3),Aluminiumnitrid (AlN),Siliziumnitrid (Si3N4)und Berylliumoxid (BeO). Nachfolgend sind ihre Eigenschaften und technischen Merkmale aufgeführt.
| ARTIKEL | Einheit | 96 % Al2O3 | 99,6 % Al2O3 | AlN-170 | AlN-190 | Si3N4 |
| Farbe | --- | Weiss | Weiss | Hellgrau | Hellgrau | Dunkelgrau |
| Dichte | g/cm3 | 3.72 | 3.9 | 3.33 | 3.32 | 3.2 |
| Biegefestigkeit (@25℃) | Mpa | 380 | 500 | 382 | 335 | 420 |
| Wärmeleitfähigkeit (@25℃) | W/MK | >=24 | >=33 | >=170 | >=190 | >=170 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (20-300℃) | 10-6mm/℃ | 6.9 | 6.9 | 2.8 | 2.8 | 4.6 |
| Elektrischer Widerstand (@25℃) | O.Cm | 10^14 | 10^14 | 10^14 | 10^14 | 10^14 |
| Dielektrizitätskonstante (@1MHz, 25℃) | --- | 9 | 9.9 | 8.56 | 8.56 | 8 |
| Bruchfestigkeit | kV/mm | 17 | 17 | 18.45 | 18.45 | 15 |
| Oberflächenrauheit | Ra (μm) | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 0,3-0,5 | 0,3-0,5 | 0,2-0,6 |
MascerasHauptparameter für die Herstellung von Keramiksubstraten
Aluminiumoxid besteht im Allgemeinen aus 96 % oder 99,6 % Aluminiumoxid als Keramiksubstrat, und seine Farbe ist weiß. Aluminiumoxidkeramiken haben die Vorteile reichhaltiger Rohstoffquellen, niedrigen Preises, hoher Isolierung, Hitzebeständigkeit, chemischer Korrosionsbeständigkeit und hoher mechanischer Festigkeit. Es ist ein keramisches Substratmaterial mit guter Gesamtleistung, das mehr als 80 % der Gesamtmenge an keramischen Substratmaterialien ausmacht. Aufgrund seiner relativ geringen Wärmeleitfähigkeit und seines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten wird es jedoch im Allgemeinen in der Automobilelektronik, Halbleiterbeleuchtung, Elektrogeräten und anderen Bereichen verwendet.
Aluminiumnitridmaterial ist hellgrau und gehört zum hexagonalen Kristallsystem. Es ist eine kovalente Verbindung mit der Zinkblende-Struktureinheit von AlN4. Diese Struktur bestimmt seine hervorragenden thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitrid-Keramik ist 6-8 mal so hoch wie die von Aluminiumoxid-Keramik, aber der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt nur 50 % davon. Darüber hinaus hat es eine hohe Isolationsfestigkeit, eine niedrige Dielektrizitätskonstante und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Abgesehen von den höheren Kosten ist die Gesamtleistung von Aluminiumnitridkeramiken der von Aluminiumoxidkeramiken überlegen, was sie zu einem idealen Substratmaterial für elektronische Verpackungen macht, das sich besonders für Bereiche mit hohen Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit eignet.
Si3N4 hat drei Kristallstrukturen, nämlich α-Phase, β-Phase und γ-Phase (wobei α- und β-Phasen am häufigsten vorkommen), die alle eine hexagonale Struktur haben, und das Substrat hat eine dunkelgraue Farbe. Es hat die Vorteile einer hohen Härte, einer hohen Festigkeit, eines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer hohen Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund der komplexen Kristallstruktur von Si3N4-Keramik ging die frühe Forschung davon aus, dass ihre Wärmeleitfähigkeit aufgrund erheblicher Phononenstreuung gering war. Durch umfangreiche Forschung und Prozessoptimierung hat sich die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumnitridkeramik jedoch kontinuierlich verbessert und hat nun 177 W/(m·K) überschritten. Unter den keramischen Materialien, die als Substratmaterialien verwendet werden können, hat Si3N4-Keramik die höchste Biegefestigkeit und gute Verschleißfestigkeit, was es zum besten keramischen Material in Bezug auf umfassende mechanische Eigenschaften macht. Gleichzeitig ist sein Wärmeausdehnungskoeffizient am kleinsten, was es zu einem sehr vielversprechenden Verpackungssubstratmaterial für Leistungsbauelemente macht. Sein Herstellungsprozess ist jedoch komplex und die Kosten sind hoch, wodurch es für Anwendungen in Bereichen mit hohen Festigkeitsanforderungen geeignet ist.
4.Berylliumoxidkeramik
BeO hat eine geringe Dichte und eine Struktur vom Wurtzit-Typ und eine starke kovalente Bindungsstruktur, und sowohl das Pulver als auch das Substrat sind weiß. Die Wärmeleitfähigkeit von BeO ist um ein Vielfaches höher als die von Al2O3, wodurch es für Hochleistungsschaltungen geeignet ist und gute Gesamteigenschaften aufweist. Aufgrund der Toxizität von BeO-Pulver gibt es jedoch Umweltprobleme, und es kann in vielen Ländern nicht hergestellt werden. Die Sintertemperatur von BeO kann über 1900°C erreichen, was die Produktionskosten hoch macht; die Wärmeleitfähigkeit von BeO nimmt mit steigender Temperatur ab, was die Förderung und Anwendung von Berylliumoxid einschränkt. Bei bestimmten Hochleistungs-Hochfrequenz-Halbleitergeräten, elektronischen Geräten für die Luft- und Raumfahrt und der Satellitenkommunikation
5.Andere
Als keramische Substratmaterialien können neben den vorgenannten keramischen Materialien auch Siliziumkarbid (SiC), Bornitrid (BN) und andere verwendet werden. Darunter kann die Wärmeleitfähigkeit von SiC-Keramik-Einkristallmaterial 490 W/(m·K) bei Raumtemperatur erreichen, aber die Wärmeleitfähigkeit von polykristallinem SiC beträgt nur 67 W/(m·K). Darüber hinaus beträgt die Dielektrizitätskonstante von SiC-Material 40, was das Vierfache der AlN-Keramik ist, was seine Hochfrequenzanwendung einschränkt. BN-Material hat gute umfassende Eigenschaften, aber als Substratmaterial hat es keine herausragenden Vorteile, und sein Preis ist teuer, und der Wärmeausdehnungskoeffizient entspricht nicht dem von Halbleitermaterialien.
Insgesamt spielen Keramiksubstrate eine entscheidende Rolle bei der Verpackung von Leistungsgeräten und sind elektronische Schlüsselmaterialien, die in verschiedenen Ländern im Mittelpunkt von Forschung und Entwicklung stehen.Maskaraproduziert hochwertige keramische Substrate mitAluminiumoxid,Aluminiumnitrid, UndSiliziumnitridals Materialien und hat Laserausrüstung in die Produktionslinie zum Laserschneiden, Ritzen und Bohren gemäß Kundenanforderungen eingeführt. Die Größengenauigkeit ist hoch, die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist schnell und die Produktstabilität ist gut. Für die Oberflächenbehandlung können auch Polieren oder DPC&DBC-Metallisierung bereitgestellt werden. Wenn Sie unser Angebot wünschen, senden Sie uns bitte Ihre Design- oder Anforderungsdetails.
