Керамикалык субстраттын материалдары жана мүнөздөмөлөрү

Технологиялардын жүрүшү жана өнүгүшү менен, иштеп жаткан учурдагы, иштөө температурасы жана түзмөктөрдө иштөө температурасы акырындык менен жогору көтөрүлүп жатты. Түзмөктөрдүн жана схемалардын көз-карандаштарынын көзкарандысыздыктарын канааттандыруу үчүн, чип ташуучуларга жогору баа берди. Керамикалык субстраттар бул тармактарда эң сонун жылуулук касиеттерин, микротолкундуу касиеттерин, механикалык касиеттерин жана жогорку ишенимдүүлүгүнө байланыштуу кеңири колдонулат.

Азыркы учурда Керамикалык Субстраттарында колдонулган негизги керамикалык материалдар: Алумина (ALA2O3), Алюминий Нитриде (Алюминий Нитриде (Алум), Силикон Нитид (SI3N4), Силикон Карбид (Sic) жана Бериллий кычкылы (BEO).

Ma Terial	Тазалыкты	жылуулук өткөрүмдүүлүгү (W / км)	салыштырмалуу электрдик туруктуу	бузулган талаа интенсивдүүлүгү (KV / MM (1)	) NT S
al2o3	99%	29	9.7	10	9.7 Көп кеңири колдонмолор
Алн	99%	150	8.9	15	Жогорку көрсөткүч, бирок арзан
баада	99	%	310	6.4	10 порошок
,	SI3N4	99	%	99	%
99	%	9.4	100	Optimal	_

Келгиле, ушул 5 ​​өнүккөн керамика боюнча кыскача мүнөздөмөлөрдү төмөнкүчө көрөлү:

1. Алумина (Al2O3)

Al2O3 гомогендүү поликристалдар 10дон ашык түргө жетиши мүмкүн, ал эми негизги кристаллдык түрлөрү төмөнкүлөр: α-al2o3, β-al2O3, γ-al2O3 жана zta-al2o3. Алардын арасында α-al2o3 эң төмөнкү иш-аракеттерге ээ жана төрт кристалл формасынын эң төмөн, ал эми бирдиги клетканын клеткасы алты кристаллдык тутумга таандык болгон размомбадрон болуп саналат. α-AL2O3 ТҮЗҮЛҮШҮ ТЫШКЫ, БОРУНУНДУК ТУУЛГАН ТҮЗҮЛҮКТӨРДҮН ТҮЗӨТҮҮЛӨРҮНӨ БОЛОТ; Температура 1000 ~ 1600 ° C жеткенде, башка варианттар α-AL2O3-ге которулат.

1-сүрөт: SEM астында Al2O3 кристаллдык мкм болушу

Аль -2о3 массалык бөлүгүн көбөйтүү менен, ал2о3 керамиктин жылуулук өткөрүмдүүлүгү тездик менен жогорулайт жана ал2о3 массалык бөлчөк 99% га жеткенде, анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү массалык бөлчөк болсо, анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү 90%.

Аль -2о3 Маспалык бөлүгүн жогорулатуу керамиканын жалпы көрсөткүчүнүн жакшырышы мүмкүн, бирок ал керамика температурасынын кыйыр түрдө өндүрүш чыгымдарынын көбөйүшүнө алып келген керамика температурасын жогорулатат.

2. Алюминий Нитриден (Ална)

Ална - Вурцит структурасы менен ⅲ-V тобунун бир түрү. Анын бирдиги клеткасы Hexagonal Crystal тутумуна таандык жана күчтүү коваленттик байланышка ээ, ошондуктан ал мыкты механикалык касиетке ээ жана жогорку бүгүлүү. Теориялык жактан алганда, анын кристаллдык тыгыздыгы 3,2611г / см3, ошондуктан ал жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ, ошондуктан таза Алн кристаллдары 320В / (м.) бөлмөнүн температурасында жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ жана ысык басылган Алн жылуулук өткөрүмдүүлүгү бар Субстанция 150w / (más) жетиши мүмкүн, бул Al2O3дан 5 эседен ашык. Си, си, си, си, сиц жана Гаас сыяктуу жарым өткөргүч чиптин материалдары сыяктуу жылуулук экспансиялык коэффициенти менен бирге болгон 3.8 × 10-6 ℃ 10-6 ℃ 10-6 / ℃ 10-6 / ℃.

2-сүрөт: Алюминий Нитриддин порошогу

Ална Керамиктер Al2O3 менен болгон жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ, ал, ал2о3 керамикасы, ал2о3 керамикти, ал эми жогорку кубаттуулуктагы электроника электроникасында жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүн талап кылган башка шаймандарда жана кеңири колдонмолорду кеңейтет. Ална Керамика ошондой эле энергияны жеткирүү терезеси үчүн энергияны жеткирүү терезесинин, алардын орто электрон эмиссия коэффициенти менен шартталган энергияны жеткирүү терезеси катары каралат.

3. Силикон Нитриден (SI3N4)

SI3N4 - бул үч кристалл структурасы менен бирдиктүү кошулган кошулма: α-si3n4, β-SI3N4, γ-SI3N4. Алардын арасында α-si3n4 жана β-SI3N4 - бул гексагоналдык структурасы бар эң көп кездешүүчү кристалл формалары. Бирдиктүү кристалл с33н4 жылуулук өткөрүмдүүлүгү 400w / (MY) жетиши мүмкүн. Бирок, фонон жылуулук берүүсүнө байланыштуу вакансия жана жагоо сыяктуу кемчиликтер бар, мисалы, бактыс жана жача кемчиликтер бар, ал эми импорттор фонон көбөйүп кетишине себеп болот, андыктан иш жүзүндө керамика болжол менен 20 саат / (MY) . Пропорцияны жана күнөөкөр процесстерин оптимизациялоо менен, жылуулук өткөрүмдүүлүгү 106w / (máds) жеткен. SI3N4 жылуулук кеңейшет коэффициенти 3,0 × 10-6 / с 1,0 × 10-6 / С Si3n4 керамиканы жасап, SI3N4 керамика, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө жагымдуу керамикалык сормалык материал.

3-сүрөт: Силикон Нтиттин порошогу

Керамикалык субстраттар арасында SI3N4 Керамикалык субставдар жогорку катуулук, жогорку механикалык күч, жогорку механикалык күч жана жылуулук туруктуулугу, аз диэлектрдик туруктуу жана диэлектрдик туруштук берүү, каршылык жана коркунучтуу каршылык жана коркунучтуу каршылыкты кийүү деп эсептелет. Азыркы учурда IGBT модулунда ал2о3 жана Ал-Керамикалык Субстраттарга акырындык менен алмаштырылат.

4. Carbide (SIC)

Бирдиктүү кристаллдык сиц үчүнчү муун үчүнчү муун төрөттөн турган үчүнчү муун төрөттөрү деп аталат, ал ири топтун ажырымы, жогорку деңгээлдеги чыңалуунун, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнүн жана жогорку электронтуктарды каныктыруу ылдамдыгына ээ.

Кичинекей BEO жана B2O3, анын каршылыгын жогорулатуу үчүн, анча-мынча тазартуунун кичинекей суммасын кошуу менен, 1900дөн жогору температурада ысык актуалдуу сылыктыкты колдонуп, тыгыздыгын кошсоңуз болот, сиз SIC керамиканын 98% дан ашыгын тыгыздыктарын даярдай аласыз. Ситтик керамика боюнча жылуулук өткөрүмдүүлүк ар кандай тазалык ыкмалары жана кошумчалары менен даярдалган ар кандай тазалыкка жана кошумчалардын ар кандай тазалыгы менен 100 ~ 490w / (м.М.) бөлмө температурасында. Сидик керамика боюнча диэлектрондук туруктуу болгондуктан, ал аз жыштык өтүнмөлөргө ылайыктуу жана жогорку жыштык тиркемелерине ылайыктуу эмес.

5. Бериллия (BEO)

BEO Вурцит түзүлүшү жана клетка кубалык кристаллдык система болуп саналат. Анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү эң жогорку деңгээлде, бөлмө температурасында, бөлмө температурасында, анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү, анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү (жылуулук өткөрүмдүүлүгү) 310w / (m_), ошол эле тазалыкты ал2о3 керамиктин жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө жетиши мүмкүн. Ошондой эле жылуулук берүү мүмкүнчүлүгү өтө эле көп эмес, ошондой эле диэлектрдик жоготуу жана диэлектрдик жоготуу жана жогорку изоляция жана механикалык касиеттерге ээ, ошондой эле жогорку кубаттуулук шаймандарын жана жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүн талап кылган жогорку кубаттуулуктарды жана схемалардын колдонулушундагы артыкчылыктуу материал бар.

5-сүрөт: Бериллиянын кристаллдык түзүлүшү

Жылуулук өткөрүмдүүлүгү жана BEOдин жоготуу өзгөчөлүктөрү мурдагыдай эле, башка керамикалык материалдар менен жоготулган эмес, бирок BEO өзүнүн кемчиликтери бар, анын порошогу өтө уулуу.

Азыркы учурда Кытайдагы эң көп колдонулган керамикалык субстрат материалдары, негизинен, Ал2о3, Ална жана Си3н4. LTCC технологиясы тарабынан жасалган керамикалык субстрат, үч өлчөмдүү структурада сарптуулар, кепилдиктер жана индукторлор сыяктуу пассивдүү компоненттерди бириктире алат. Биринчи кезекте жигердүү түзмөктөр болгон жарым өткөргүчтөрдүн интеграциясынан айырмаланып, LTCC 3D өз ара байланышуу мүмкүнчүлүктөрү бар.