알루미나 세라믹 기판

세라믹 기판 는 열전도율과 기밀성이 뛰어나 전력 전자, 전자 패키징, 하이브리드 마이크로 일렉트로닉스 및 멀티 칩 모듈과 같은 분야에서 널리 사용됩니다. 알루미나는 현재 가장 널리 사용되는 세라믹 기판 소재입니다. 높은 기계적 강도, 절연성, 고온 저항성, 우수한 안정성, 높은 비용 성능, 열 충격에 대한 저항성이 우수할 뿐만 아니라 금속으로 밀폐된 브레이징을 형성할 수 있습니다. 성숙한 제조 및 가공 기술과 저렴한 비용 등의 장점으로 후막 회로, 박막 회로, 하이브리드 회로, 다중 칩 부품, 고전력 IGBT 모듈 및 기타 분야에서 널리 사용되었습니다. 또한 현재 가장 널리 사용되는 세라믹 기판 소재이기도 합니다.

알루미나 세라믹의 종류

알루미나 세라믹은 순도에 따라 순수 하이 타입과 일반 타입의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

고순도 알루미나
고순도 알루미나 세라믹은 Al2O3 함량이 99.9% 이상인 세라믹 소재입니다. 소결 온도가 1650~1990°C로 높고 투과 파장이 1~6μm이기 때문에 일반적으로 백금 도가니를 대체하기 위해 용융 유리로 만들어지며, 빛 투과율이 높고 알칼리 금속 부식에 강해 나트륨 램프관으로 사용되며 전자 산업에서는 집적 회로 기판 및 고주파 절연 재료로 사용할 수 있습니다.
일반 알루미나 세라믹 ② 일반 알루미나 세라믹
일반 알루미나 세라믹은 Al2O3 함량에 따라 99 도자기, 95 도자기, 90 도자기, 85 도자기 및 기타 품종으로 나뉩니다 (99%, 95%, 90%, 85% 등의 Al2O3 함량 참조). 주요 차이점은 기판 도핑에 있습니다. 양이 다릅니다. 도핑 양이 적을수록 기판의 순도가 높아집니다. 순도가 다른 알루미나 세라믹 기판의 전기적 및 기계적 특성에는 특정 차이가 있습니다. 세라믹 기판의 순도가 높을수록 유전 상수와 유전 손실이 높아집니다. 순도가 낮을수록 기판의 마감 처리가 더 좋습니다. 때때로 Al2O3 함량이 80% 또는 75%인 세라믹도 일반 알루미나 세라믹 계열로 분류됩니다.

그중 99 알루미나 도자기는 고온 도가니, 내화로 튜브 및 세라믹 베어링, 세라믹 씰 및 수도 밸브와 같은 특수 내마모성 재료를 만드는 데 사용되며 95 알루미나 도자기는 주로 부식 방지 및 내마모성 부품에 사용되며 85 도자기 일부 탈크가 종종 포함되기 때문에 전기적 특성과 기계적 강도가 향상됩니다. 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨 및 기타 금속으로 밀봉할 수 있으며 일부는 전자 진공 장치 부품으로 사용됩니다. 75 포셀린과 95 포셀린은 후막 회로 기판으로 널리 사용되는 세라믹 소재입니다. 박막 회로용 세라믹 기판은 주로 97 포셀린 또는 99 포셀린을 사용합니다.

알루미나 기질의 주요 특성은 알루미나 함량이 증가함에 따라 증가하지만, 알루미나 함량이 높을수록 세라믹을 제조하기가 더 어려워집니다. 95 도자기는 일반적으로 1500°C 이상에서 구워집니다. 99 포셀린의 소성 온도는 1700℃ 이상에 이릅니다.

알루미나 세라믹 기판은 색상에 따라 흰색, 보라색, 검은색의 세 가지 종류가 있습니다. 일반적인 알루미나 기판은 흰색이며 LED 기판, 고주파 회로 기판 등으로 사용됩니다. 그러나 일부 애플리케이션에서는 빛 반사를 방지하기 위해 알루미나 기판이 필요하기 때문에 검은색 알루미나 제품이 사용됩니다.

알루미나 세라믹 기판의 장점

● 우수한 절연 성능: 알루미나 세라믹 기판은 절연 성능이 우수하여 회로를 효과적으로 분리하고 누출 및 기타 문제로 인한 고장을 방지 할 수 있습니다.
● 우수한 고온 저항성: 알루미나 세라믹 기판은 고온 환경에서 안정적인 성능을 유지할 수 있고 고온 환경에서 장기간 작동을 견딜 수 있으며 변형, 제거 또는 산화가 쉽지 않습니다.
● 높은 강도와 경도: 알루미나 세라믹 기판은 강도와 경도가 높고 일정량의 기계적 압력과 충격을 견딜 수 있으며 쉽게 파손되거나 마모되지 않습니다.
● 뛰어난 화학적 안정성: 알루미나 세라믹 기판은 대부분의 화학 물질에 대한 내식성이 우수하며 화학적으로 자극적인 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다.
● 우수한 가공 성능: 알루미나 세라믹 기판은 가공 성능이 우수하고 드릴링, 밀링, 절단 및 기타 가공 공정에 사용할 수 있으며 복잡한 기하학적 모양과 고정밀 치수 요구 사항을 달성 할 수 있습니다. 박막 포토리소그래피를 기반으로 회로 처리를 수행할 수 있으며 그 정확도는 미크론 수준에 도달할 수 있습니다. 알루미나 세라믹 기판을 기반으로 많은 수동 소자를 설계할 수 있습니다. 유전율이 일반 PCB 기판보다 높기 때문에 설계된 소자의 크기가 작습니다. 이는 다양한 부품 모듈의 소형화 개발 추세에서 매우 큰 장점으로 작용합니다.

알루미나 세라믹 기판의 응용 분야

칩 저항기용 세라믹 기판 ① 세라믹 기판
저항 알루미나 세라믹 기판의 장점 : 작은 크기, 가벼운 무게, 작은 열팽창 계수, 우수한 신뢰성, 높은 열전도율 및 밀도, 회로의 신뢰성 및 회로의 배선 밀도를 크게 향상시킵니다. 칩 저항 소자의 캐리어 재료입니다.
하이브리드 집적 회로용 세라믹 기판 ② 세라믹 기판
하이브리드 집적 회로(하이드리드)는 최소 두 개 이상의 구성 요소를 포함해야 하며 그 중 하나가 활성 상태여야 하는 패키징 방식입니다. 이들은 두꺼운 필름 또는 얇은 필름으로 만들어진 금속 전도성 테이프 절연 시트에 장착됩니다. 이 기술을 사용하여 생산된 복잡한 회로는 하이브리드 집적 회로입니다. 기판은 회로를 기계적으로 지지하고 수동 부품을 형성하는 전도성 밴드 재료, 유전체 재료 및 저항성 재료를 위한 증착 장소를 제공합니다. 또한 모든 수동 및 능동 칩 구성 요소에 대한 기계적 지원을 제공합니다.
하이브리드 집적 회로에서 일반적으로 사용되는 기판에는 산화 알루미늄, 베릴륨 산화물, 실리콘 산화물, 질화 알루미늄 등이 있습니다. 그러나 비용과 성능을 고려할 때 표면이 매끄러운 고순도 알루미나 기판이 널리 사용됩니다. 알루미나 함량이 다르기 때문에 기판의 품질과 등급도 다양합니다. 일반적인 것은 99.6% 알루미나 및 96% 알루미나입니다. 전자는 일반적으로 박막 회로에 적합하고 후막 회로의 경우 96% 알루미나 기판이 가장 좋습니다. 공정 요구 사항을 충족 할 수 있습니다. 다층 소성 알루미나 세라믹은 일반적으로 90 포셀린과 95 포셀린 사이의 알루미나 세라믹 그린 시트를 기본 재료로 사용합니다.

③ 알루미나 세라믹의 상대적으로 낮은 열전도율(20~30W/m-K)로 인해 전력 디바이스 기판은 Si 및 SiC와 같은 반도체 소재의 열팽창 계수와 잘 맞지 않아 고전력 디바이스에서 알루미나 기판을 사용하는 데 제한이 있습니다.
LED용 알루미나 세라믹 기판 ④ 알루미나 세라믹 기판
고출력 LED 방열 기판은 주로 세라믹 기판입니다. 시중에서 가장 일반적으로 사용되는 고전력 세라믹 기판은 LTCC(저온 소성 세라믹)와 DPC(직접 구리 도금 세라믹)입니다. 세라믹 소재에는 알루미나, 질화물 알루미늄 등이 있습니다. LED용 알루미나 세라믹 기판은 높은 방열성과 높은 기밀성의 특성을 가지고 있어 LED의 발광 효율과 수명을 향상시킬 수 있습니다. 기밀성이 우수하여 내후성이 뛰어나 다양한 환경에서 사용할 수 있습니다.
전력 전자기기 패키징의 경우 기판은 기본적인 배선(전기적 상호 연결) 기능 외에도 높은 열전도율, 절연성, 내열성, 전압 저항성 및 열 정합 성능을 갖춰야 합니다. DBC와 DPC로 대표되는 금속 세라믹 기판은 열 전도성, 절연성, 내전압성, 내열성에서 우수한 성능을 가지고 있습니다. 이들은 전력 디바이스 패키징에 선호되는 소재가 되었으며 시장에서 점차 인정받고 있습니다. 디바이스 패키징에 가장 많이 사용되는 기판 재료는 알루미나 기판(Al2O3)으로, 일반적으로 알루미나 함량이 96%인 알루미나 기판입니다. 알루미나 기판 기술은 매우 성숙하고 가격이 저렴합니다.

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