Алюмокерамическая подложка

Керамические подложки широко используются в таких областях, как силовая электроника, электронная упаковка, гибридная микроэлектроника и многочиповые модули, благодаря своей превосходной теплопроводности и герметичности. В настоящее время глинозем является наиболее широко используемым материалом для керамических подложек. Он не только обладает высокой механической прочностью, изоляцией, устойчивостью к высоким температурам, хорошей стабильностью, высокой стоимостью, хорошей устойчивостью к тепловому удару и может образовывать герметичную пайку с металлом. Благодаря таким преимуществам, как зрелая технология производства и обработки и низкая стоимость, он широко используется в толстопленочных схемах, тонкопленочных схемах, гибридных схемах, многокристальных компонентах, мощных IGBT-модулях и других областях. Кроме того, в настоящее время это наиболее широко используемый материал для керамических подложек.

Типы глиноземистой керамики

По степени чистоты глиноземную керамику можно разделить на два типа: чистую высокого типа и обычную.

① Высокочистый глинозем
Высокочистая глиноземистая керамика - это керамический материал с содержанием Al2O3 более 99,9%. Поскольку его температура спекания достигает 1650~1990°C, а длина волны пропускания составляет 1~6 мкм, его обычно делают в расплавленное стекло для замены платиновых тиглей, используя его светопропускание и Он может противостоять коррозии щелочных металлов и используется в качестве трубки натриевой лампы; в электронной промышленности он может быть использован в качестве подложки интегральной схемы и высокочастотного изоляционного материала.
② Обычная алюмооксидная керамика
Обычная глиноземистая керамика делится на 99 фарфор, 95 фарфор, 90 фарфор, 85 фарфор и другие разновидности по содержанию Al2O3 (имеется в виду содержание Al2O3 в 99%, 95%, 90%, 85% и т.д.). Основное отличие заключается в легировании подложки. Чем меньше количество легирования, тем выше чистота подложки. Существуют определенные различия в электрических и механических свойствах алюмокерамических подложек разной чистоты. Чем выше чистота керамической подложки, тем выше диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Чем она ниже, тем лучше отделка подложки. Иногда подложки с содержанием Al2O3 80% или 75% также классифицируются как обычная керамическая серия глинозема.

Среди них 99-глиноземистый фарфор используется для изготовления высокотемпературных тиглей, огнеупорных печных труб и специальных износостойких материалов, таких как керамические подшипники, керамические уплотнения и водяные клапаны; 95-глиноземистый фарфор в основном используется для изготовления коррозионно-стойких и износостойких деталей; 85-фарфор Благодаря тому, что в него часто добавляют немного талька, улучшаются электрические свойства и механическая прочность. Его можно уплотнять молибденом, ниобием, танталом и другими металлами, а некоторые из них используются в качестве компонентов электронных вакуумных приборов. Фарфор 75 и фарфор 95 - керамические материалы, широко используемые в качестве подложек для толстопленочных схем. В качестве керамических подложек для тонкопленочных схем чаще всего используется фарфор 97 или фарфор 99.

Основные свойства глиноземных субстратов возрастают с увеличением содержания глинозема, но чем выше содержание глинозема, тем сложнее готовить керамику. Фарфор 95 обычно обжигается при температуре выше 1500°C. Температура обжига 99-фарфора достигает более 1700℃.

По цвету глиноземные керамические подложки бывают трех типов: белые, фиолетовые и черные. Обычно глиноземные подложки белого цвета используются в качестве подложек для светодиодов, высокочастотных цепей и т. д. Однако в некоторых случаях требуется, чтобы подложка из глинозема не отражала свет, что приводит к появлению изделий из черного глинозема.

Преимущества керамических подложек из глинозема

● Хорошие изоляционные характеристики: Глиноземистая керамическая подложка обладает хорошими изоляционными характеристиками, что позволяет эффективно изолировать цепь и избежать сбоев, вызванных утечкой и другими проблемами.
● Отличная устойчивость к высоким температурам: Глиноземистая керамическая подложка может поддерживать стабильную работу в условиях высоких температур, выдерживает длительную эксплуатацию в условиях высоких температур, не легко деформируется, истирается или окисляется.
● Высокая прочность и твердость: Алюмокерамическая подложка обладает высокой прочностью и твердостью, выдерживает определенное механическое давление и удары, легко ломается и не изнашивается.
● Отличная химическая устойчивость: Алюмокерамическая подложка обладает хорошей коррозионной стойкостью к большинству химических веществ и может стабильно работать в химически агрессивных средах.
● Хорошая производительность обработки: Глиноземистая керамическая подложка имеет хорошие показатели обработки и может быть использована для сверления, фрезерования, резки и других процессов обработки, и может достигать сложных геометрических форм и высокоточных требований к размерам. Обработка микросхем может осуществляться на основе тонкопленочной фотолитографии, а ее точность может достигать микронного уровня. Многие пассивные устройства могут быть разработаны на основе керамических подложек из глинозема. Поскольку ее диэлектрическая проницаемость выше, чем у обычных подложек для печатных плат, разработанные устройства имеют небольшие размеры. Это очень существенное преимущество в условиях развития тенденции миниатюризации различных компонентных модулей.

Области применения керамических подложек из глинозема

① Керамическая подложка для чип-резисторов
Преимущества резистивной глиноземистой керамической подложки: малые размеры, малый вес, малый коэффициент теплового расширения, хорошая надежность, высокая теплопроводность и плотность, что значительно повышает надежность схемы и плотность разводки схемы. Она является несущим материалом для элементов сопротивления микросхем.
② Керамическая подложка для гибридных интегральных схем
Гибридная интегральная схема (гибрид) - это упаковка, которая должна содержать как минимум два или более компонентов, один из которых является активным. Они устанавливаются на изоляционные листы с металлической проводящей лентой, изготовленные из толстых или тонких пленок. Сложные микросхемы, изготовленные по этой технологии, являются гибридными интегральными схемами. Подложка обеспечивает механическую поддержку схемы и служит местом для осаждения материалов проводящей ленты, диэлектрических материалов и резистивных материалов, образующих пассивные компоненты. Она также обеспечивает механическую поддержку всех пассивных и активных компонентов микросхемы.
В гибридных интегральных схемах обычно используются такие подложки, как оксид алюминия, оксид бериллия, оксид кремния, нитрид алюминия и т.д. Однако, учитывая стоимость и производительность, широко используются подложки из высокочистого глинозема с гладкой поверхностью. Из-за различного содержания глинозема качество и сорт подложки также различаются. Распространенными являются глинозем 99,6% и глинозем 96%. Первый вариант обычно подходит для тонкопленочных схем, а для толстопленочных схем лучше всего подходит подложка из глинозема 96%. может соответствовать технологическим требованиям. Многослойная глиноземная керамика совместного обжига обычно использует глиноземные керамические зеленые листы между 90 фарфором и 95 фарфором в качестве основного материала.

③ Из-за относительно низкой теплопроводности глиноземистой керамики (20-30 Вт/м-К) подложки для силовых устройств плохо согласуются с коэффициентами теплового расширения полупроводниковых материалов, таких как Si и SiC, что ограничивает использование глиноземистых подложек в мощных устройствах.
④ Алюмокерамическая подложка для светодиодов
Теплоотводящие подложки для мощных светодиодов - это в основном керамические подложки. Наиболее часто используемые на рынке мощные керамические подложки - LTCC (низкотемпературная керамика совместного обжига) и DPC (керамика с прямым медным напылением). Керамические материалы включают глинозем, нитрид алюминия и т. д. Глиноземистые керамические подложки для светодиодов обладают такими характеристиками, как высокая теплоотдача и высокая герметичность, что позволяет повысить световую эффективность и срок службы светодиодов. Хорошая герметичность делает их очень устойчивыми к атмосферным воздействиям и позволяет использовать в различных условиях.
Для упаковки силовых электронных устройств, помимо основной функции проводки (электрического соединения), от подложки также требуется высокая теплопроводность, изоляция, теплостойкость, сопротивление напряжению и тепловое соответствие. Металлизированные керамические подложки, представленные DBC и DPC, обладают превосходными характеристиками теплопроводности, изоляции, сопротивления напряжению и теплостойкости. Они стали предпочтительным материалом для упаковки силовых устройств и постепенно завоевывают признание на рынке. Наиболее распространенным материалом подложки для упаковки устройств является глиноземная подложка (Al2O3), которая обычно представляет собой алюминиевую подложку с содержанием глинозема 96%. Технология производства глиноземных подложек очень развита и недорога.

Если вам нужны промышленные керамические изделия, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться ко мне 0086-17702411651