Керамічні підкладки: Al₂O₃, AlN, Si₃N₄

1. Основна місія керамічних підкладок

У великій схемі сучасної електронної промисловості керамічні підкладки, хоча часто приховані за лаштунками, відіграють незамінну та вирішальну роль. Від високочастотної передачі сигналу на базових станціях 5G до контролерів двигунів у транспортних засобах з новою енергією та основного шару упаковки силових напівпровідників, керамічні підкладки непохитно залишаються в основі електронних пристроїв, мовчки виконуючи подвійну місію «основи розсіювання тепла» та «охоронця ізоляції».

Якщо взяти як приклад базові станції 5G, вони виділяють велику кількість тепла під час роботи. Якщо це тепло не вдасться вчасно розсіяти, продуктивність обладнання значно погіршиться або навіть спричинить несправності. Керамічні підкладки з чудовою теплопровідністю можуть швидко відводити тепло, забезпечуючи стабільну роботу базової станції. Керамічні підкладки в контролерах електродвигунів нових транспортних засобів мають витримувати не тільки високу температуру середовища, але й випробування високою напругою та сильним струмом. Їх чудові ізоляційні властивості та механічна міцність забезпечують надійну гарантію ефективної роботи двигуна.

Згідно з авторитетними прогнозами, очікується, що глобальний ринок керамічної підкладки зросте з 1,13 мільярда доларів США у 2022 році до 4,15 мільярда доларів США у 2029 році, що відповідає середньорічному темпу зростання (CAGR) на 18,23%. Це стрімке зростання зумовлене вибуховим попитом з боку силової електроніки, напівпровідників третього покоління та обладнання високого класу. Зі швидким розвитком технологій у цих галузях висуваються дедалі вищі вимоги до продуктивності електронних пристроїв, що робить керамічні підкладки як ключовий матеріал дедалі важливішим.

2. Технічні характеристики трьох основних підкладок

Серед великого сімейства керамічних підкладок оксид алюмінію (Al₂O₃), нітрид алюмінію (AlN) і нітрид кремнію (Si₃N₄) є трьома найвідомішими, кожна з яких яскраво сяє в різних сферах застосування завдяки своїм унікальним властивостям матеріалу.

Керамічні підкладки з оксиду алюмінію (Al₂O₃) можуть похвалитися 60-річним досвідом індустріалізації, зрілою технологією та відносно низькою вартістю. Їх високий обсяг виробництва та видатна економічна ефективність дозволили їм зайняти значну частку ринку низького та середнього цінового діапазону. У сфері загальної побутової електроніки, такої як смартфони та планшети, керамічні підкладки з оксиду алюмінію відповідають вимогам великомасштабного виробництва завдяки стабільній продуктивності та доступній ціні. Однак у міру того, як електронні продукти розвиваються в напрямку мініатюризації, високої частоти та високої потужності, відносно низька теплопровідність керамічних підкладок із оксиду алюмінію стає все більш очевидною, що ускладнює виконання суворих вимог до розсіювання тепла для високотехнологічних застосувань.

Керамічні підкладки з нітриду алюмінію (AlN).виділяються завдяки своїй чудовій теплопровідності в діапазоні від 200 до 270 Вт/(м·К), що в 4-7 разів перевищує показник глинозему. Ця характеристика робить нітрид алюмінію кращим вибором для потужних застосувань, таких як підсилювачі потужності в базових станціях 5G і потужне світлодіодне освітлення. У базових станціях 5G керамічні підкладки з нітриду алюмінію можуть швидко розсіювати тепло, що виділяється підсилювачем потужності, забезпечуючи стабільну роботу обладнання в умовах високої частоти та високої потужності, ефективно покращуючи якість та ефективність зв’язку. Крім того, нітрид алюмінію також має високу механічну міцність і хорошу стійкість до корозії, що робить його найперспективнішим керамічним матеріалом з високою теплопровідністю. Однак виготовлення матеріалів з нітриду алюмінію в даний час є складним завданням, пов’язане з високими витратами на виробництво та труднощами у великомасштабному масовому виробництві, що значно обмежує його широке застосування в електронній упаковці.

Керамічні підкладки з нітриду кремнію (Si₃N₄)., з їх відмінною загальною продуктивністю, з’являються в передових сферах з високими вимогами до надійності. З міцністю на вигин понад 800 МПа нітрид кремнію є одним із найміцніших відомих керамічних матеріалів, що надає підкладці виняткову стійкість до механічних ударів, вібрації та теплового удару, що робить її менш схильною до поломок у складних умовах монтажу та експлуатації. Водночас нітрид кремнію має низький коефіцієнт теплового розширення лише 3,2 × 10⁻⁶/℃, демонструючи чудову сумісність із матеріалами напівпровідникових мікросхем (такими як кремній: ~3 × 10⁻⁶/℃, карбід кремнію: ~4 × 10⁻⁶/℃), значно знижуючи термічні навантаження. циклічний стрес і підвищення надійності модуля. В аерокосмічній сфері обладнання має працювати в екстремальних умовах; висока надійність і стабільність керамічних підкладок з нітриду кремнію забезпечують надійну підтримку нормальної роботи авіоніки. Однак висока вартість виробництва та складні процеси виготовлення керамічних підкладок із нітриду кремнію обмежують їх застосування в деяких чутливих до вартості областях.

Semicorex пропонує високу якістькерамічні підкладки. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com