В современной быстро меняющейся электронной промышленности керамические материалы подложки являются ключевой основой для поддержки высокопроизводительных электронных устройств, их производительность и характеристики напрямую влияют на общую производительность и надежность электронных продуктов. От ранней глиноземной керамики до более позднего нитрида алюминия, нитрида кремния и других новых материалов, разработка керамических материалов подложки стала свидетелем постоянного прогресса и инноваций науки и техники. В этой статье вы познакомитесь с уникальными преимуществами и перспективами применения этих керамических материалов подложек, особенно с тем, как керамика из нитрида алюминия и нитрида кремния выделяется в решениях для рассеивания тепла в мощных устройствах и в среде высокоинтенсивного рассеивания тепла благодаря своим превосходным характеристикам. и стать незаменимым важным материалом в современной электронной промышленности.
Подложка из оксида алюминия, как пионер керамической подложки, был успешно разработан компанией Siemens в Германии с 1929 года и запущен в промышленное производство в 1933 году, благодаря своей низкой цене, превосходной стабильности, хорошей изоляции и механическим свойствам уже давно занимает доминирующее положение в широком диапазоне приложения. Однако его относительно низкая теплопроводность и коэффициент теплового расширения, которые не соответствуют кремнию, ограничивают его дальнейшее развитие в мощных электронных продуктах, и он в основном используется в области низковольтных схем и корпусов с низкой степенью интеграции.
Впоследствии, хотя подложки BeO отличались высокой теплопроводностью, непреодолимым препятствием стала проблема токсичности, которая была не только запрещена в Японии, но и жестко ограничена в Европе, что сильно затрудняло ее широкое применение. .
Напротив, хотя монокристалл SiC обладает удивительной теплопроводностью, теплопроводность поликристаллической керамики SiC значительно снижается из-за разницы в ориентации зерен в сочетании с плохими изоляционными характеристиками и высокими диэлектрическими потерями, что обусловливает прогресс исследований в области Материалы печатной платы медленные.
На этом фоне постепенно появляются керамики из нитрида алюминия и нитрида кремния, обладающие уникальными эксплуатационными преимуществами. Подложка из нитрида алюминия с превосходной высокой теплопроводностью (теоретическое значение до 320 Вт/(м·К), теплопроводность коммерческих продуктов также находится в пределах 180 Вт/(м·К) ~ 260 Вт/(м·К) ) стал ключевым материалом для решения проблемы рассеивания тепла в мощных устройствах, а с 1980-х годов при поддержке развитых стран, особенно Японии, он быстро превратился в новое поколение современных керамических упаковочных материалов. Его высокая механическая прочность и химическая стабильность обеспечивают стабильную работу в суровых условиях.
Подложки из нитрида кремния, после того, как на ранней стадии недооценена теплопроводность, благодаря научным исследованиям и оптимизации процесса, ее теплопроводность была значительно улучшена, превысив 177 Вт/(м·К), сохраняя при этом очень низкий коэффициент теплового расширения (3,2×10−). 6/â), становясь одним из самых превосходных керамических материалов с комплексными характеристиками. Его превосходная прочность на изгиб и износостойкость демонстрируют исключительную конкурентоспособность в условиях высокоинтенсивного рассеивания тепла.
Подводя итог, керамика из нитрида алюминия является лучшим выбором для отвода тепла в мощных устройствах из-за ее высокой теплопроводности и коэффициента теплового расширения, соответствующего полупроводниковым материалам. Керамика из нитрида кремния с ее обширными эксплуатационными преимуществами лидирует в сложных тепловых условиях. Вместе эти два фактора обеспечивают более высокие характеристики керамических подложек и расширяют спектр их применения.
