Alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad: Suure jõudlusega elektrooniliste pakendite ja mikrosüsteemide integreerimise põhialused kaasaegsesse tehnoloogiasse alumiiniumoksiid al2o3

1. Alumiiniumoksiidi keraamika materjali põhialused ja arhitektuurilised omadused

1.1 α-alumiiniumoksiidi kristallograafilised ja kompositsioonilised alused

(Alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad)

Alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad, koosneb enamasti kergest alumiiniumoksiidist (Al ₂ O 3), toimivad tänapäevaste elektroonikatoodete pakendite selgroona, kuna neil on elektriisolatsiooni fenomenaalne tasakaal, termiline stabiilsus, mehaaniline tugevus, ja valmistatavus.

Alumiiniumoksiidi termodünaamiliselt stabiilseim faas kuumenemisel on korund, või α-Al Kaks O KAKS, mis kristalliseerub kuusnurkses tihedalt pakitud hapnikuvõres alumiiniumioonidega, mis hõivavad kaks kolmandikku oktaeedrilistest interstitsiaalsetest veebisaitidest.

See paks aatomiplaan annab suure kõvaduse (Mohs 9), suurepärane kulumiskindlus, ja tahke keemiline inertsus, muutes α-alumiiniumoksiidi sobivaks karmides töökeskkondades.

Kaubanduslikud substraadid sisaldavad tavaliselt 90– 99.8% Al ₂ O NELJA, väikeste ränidioksiidi lisanditega (SiO KAKS), magneesia (MgO), või haruldased muldmetallide oksiidid, mida kasutatakse paagutamise abivahendina tihendamise reklaamimiseks ja teravilja arengu kontrollimiseks kõrgel temperatuuril käitlemisel.

Suuremad puhtuse omadused (nt., 99.5% ja üle) näitavad märkimisväärset elektritakistust ja soojusjuhtivust, samas kui puhtus on väiksem (90– 96%) pakkuda taskukohaseid lahendusi vähem nõudlikele rakendustele.

1.2 Mikrostruktuur ja defektide disain elektroonilise töökindluse tagamiseks

Alumiiniumoksiidi substraatide efektiivsus digitaalsüsteemides põhineb tõsiselt mikrostruktuurilisel harmoonial ja probleemide vähendamisel.

Trahv, võrdne teraline struktuur– tavaliselt vahemikus 1 juurde 10 mikromeetrid– tagab teatud mehaanilise stabiilsuse ja vähendab termilise või mehaanilise ärevuse korral pragude tekkimise tõenäosust.

Poorsus, eriti omavahel või pinnaga ühendatud poorid, tuleb minimeerida, kuna see halvendab nii mehaanilist sitkust kui ka dielektrilist jõudlust.

Täiustatud töötlemisstrateegiad, näiteks lindi levitamine, isostaatiline pressimine, ja reguleeritud paagutamine õhus või juhitavas keskkonnas võimaldavad toota peaaegu teoreetilise paksusega substraate (> 99.5%) ja pinna karedus allpool 0.5 µm, ülioluline õhukese kile metalliseerimiseks ja kaablite ühendamiseks.

Lisaks, lisandite segregatsioon tera piiridel võib põhjustada lekkevoolusid või elektrokeemilist migratsiooni, mis nõuavad ranget kontrolli tooraine puhtuse ja paagutamisprobleemide üle, et tagada kindel kauakestev terviklikkus niiskes või kõrgepingekeskkonnas.

2. Tootmisprotsessid ja aluspinna ehitustehnoloogiad

( Alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad)

2.1 Teibi levitamine ja keskkonnasõbralik kehatöötlus

Alumiiniumoksiidi keraamiliste substraatide tootmine algab submikronilise Al ₂ O kolme pulbrit sisaldava äärmiselt dispergeeritud lobri ettevalmistamisega., orgaanilised sideained, plastifikaatorid, dispergeerivad ained, ja lahustid.

Seda suspensiooni töödeldakse lindi laotamise teel– pidev meetod, mille korral suspensioon kaetakse ümberpaigutava kandekilega, kasutades täpset meditsiinilist tera, et saavutada ühtlane paksus, tavaliselt vahel 0.1 mm ja 1.0 mm.

Pärast lahusti hajumist, saadud “keskkonnasõbralik teip” on painduv ja stantsitav, puuritud, või laseriga lõigatud, et moodustada läbi avade püstiste ühenduste jaoks.

Mitmekihilise substraatide saamiseks vooluahela keerukaks assimilatsiooniks võib lamineerida mitut kihti, kuigi enamik kommertsrakendusi kasutab ühekihilisi konfiguratsioone teie tagasilükkamise ja termilise arengu kaalutluste tõttu.

Keskkonnasõbralikud teibid eemaldatakse seejärel hoolikalt, et eemaldada enne viimast paagutamist reguleeritud termilise lagunemisega orgaanilised lisandid..

2.2 Paagutamine ja metalliseerimine vooluahelate kombineerimiseks

Paagutamine toimub õhus vahepealsetel temperatuuridel 1550 ° C ja 1650 °C, kus tahkisdifusioon viib pooride eemaldamiseni ja terade jämestamiseni, et saavutada täielik tihedus.

Otsene kokkutõmbumine kogu paagutamise ajal– tavaliselt 15– 20%– tuleb täpselt prognoosida ja keskkonnasõbralike teipide stiilis korvata, et lõpliku aluspinna mõõtmete täpsus oleks kindel.

Paagutamise järgimine, metalliseerimine tekitavad juhtivaid jälgi, padjad, ja vias.

2 domineerivad võtmetehnikad: paksukiletrükk ja õhukesekileline sadestamine.

Paksu kile innovatsioonis, terasepulbritega pastad (nt., volfram, molübdeen, või hõbe-pallaadiumi sulamid) trükitakse siiditrükiga aluspinnale ja koospõletatakse vähendavas keskkonnas, et need oleksid vastupidavad, suure haardumisega juhid.

Suure tihedusega või kõrgsageduslike rakenduste jaoks, Sissemakse võlakirjade kihtide tegemiseks kasutatakse õhukese kilega protseduure, nagu pritsimine või hajutamine (nt., titaan või kroom) järgib vask või kuld, submikronilise mustri võimaldamine fotolitograafia abil.

Vias on täis juhtivaid pastasid ja põletatud, et arendada kihtide vahelisi elektrilisi ühendusi mitmekihilises stiilis.

3. Elektrooniliste seadmete funktsionaalsed omadused ja tõhususe mõõdikud

3.1 Termilised ja elektrilised harjumused funktsionaalse pinge all

Alumiiniumoksiidi substraate hinnatakse nende mõõduka soojusjuhtivuse kasuliku kombinatsiooni tõttu (20– 35 W/m · K 96 puhul– 99.8% Al ₂ O KOLM), mis võimaldab elektritööriistadest usaldusväärselt sooja hajutada, ja suur kogustakistus (> 10 ¹⁴ Ω · sentimeetrit), marginaalse lekkevoolu tagamine.

Nende dielektriline konstant (εᵣ ≈ 9– 10 juures 1 MHz) on turvaline laias temperatuuri- ja regulaarsuses, muutes need sobivaks kõrgsageduslike ahelate jaoks kuni arvukate ghz-ni, kuigi mm-laineliste rakenduste jaoks valitakse madalama κ-ga materjalid, nagu kerge alumiiniumnitriid.

Soojusarengu koefitsient (CTE) alumiiniumoksiidist (~ 6.8– 7.2 ppm/K) on räni omaga üsna hästi kokku sobitatud (~ 3 ppm/K) ja teatud pakendisulamid, termomehaanilise pinge alandamine vidina töö ja termotsükli ajal.

Siiski, CTE ebakõla räniga jääb probleemiks flip-chip ja sirge stantskinnitusega seadistustes, tavaliselt nõutakse nõuetele vastavaid vaheseadiseid või alatäitetooteid, et minimeerida väsimushäireid.

3.2 Mehaaniline efektiivsus ja keskkonnavastupidavus

Mehaaniliselt, alumiiniumoksiidi aluspinnad näitavad suurt paindetugevust (300– 400 MPa) ja suurepärane mõõtmete stabiilsus partiide all, võimaldades neid kasutada kosmosetööstuse vastupidavas elektroonikas, auto, ja kaubanduslikud juhtimissüsteemid.

Nad on vibratsiooni suhtes immuunsed, šokk, ja roomama kõrgendatud temperatuuridel, struktuurse stabiilsuse säilitamine nii palju kui 1500 ° C inertses keskkonnas.

Niiskes keskkonnas, kõrge puhtusastmega alumiiniumoksiid näitab minimaalset niiskuse neeldumist ja silmapaistvat vastupidavust ioonide liikumisele, teatud pikaajalise terviklikkuse tagamine välistingimustes ja kõrge niiskusega rakendustes.

Pinna tugevus kaitseb samuti käsitsemise ja monteerimise ajal tekkivate mehaaniliste vigastuste vastu, kuigi tuleks läbi viia töötlemine, et vältida põhjaliku rabeduse tõttu tekkinud servade lõhenemist.

4. Tööstuslikud rakendused ja tehnoloogiline mõju sektorite lõikes

4.1 Jõuelektroonika, RF moodulid, ja autotööstuse varustus

Alumiiniumoksiidi keraamilised substraadid on jõuelektroonilistes moodulites üldlevinud, mis koosneb isoleeritud paisuga bipolaarsetest transistoridest (IGBT-d), MOSFETid, ja alaldid, kus need tagavad elektriisolatsiooni, soodustades samal ajal soojusülekannet soojusradiaatoritele.

Raadiosagedusel (RF) ja mikrolaineahelad, need toimivad hübriid-integraallülituste teenusepakkujasüsteemidena (HIC-id), pindala akustiline laine (SAW) filtrid, ja antenni toitevõrgud tänu nende turvalisele dielektrilisele kodule ja vähenenud kadude puutujale.

Autoturul, Mootori juhtimisseadmetes kasutatakse alumiiniumoksiidi substraate (eküüd), andurite plaanid, ja elektriveok (EV) võimsusmuundurid, kus nad kuumust taluvad, termorattasõit, ja otsene kokkupuude hävitavate vedelikega.

Nende töökindlus tõsiste probleemide korral muudab need oluliseks ohutuse seisukohalt oluliste süsteemide, näiteks mitteblokeeruvate pidurisüsteemide jaoks (KÕHULIHAS) ja täiustatud juhi abisüsteemid (ADAS).

4.2 Meditsiiniinstrumendid, Lennundus, ja tekkivad mikroelektromehaanilised lahendused

Lisaks kliendi- ja tööstuselektroonikale, alumiiniumoksiidi substraate kasutatakse siirdatavates kliinilistes seadmetes, nagu südamestimulaatorid ja neurostimulaatorid, kus hermeetiline tihendus ja biosobivus on üliolulised.

Lennunduses ja kaitses, neid kasutatakse avioonikas, radarisüsteemid, ja satelliidi interaktsioonimoodulid nende kiirguskindluse ja stabiilsuse tõttu tolmuimeja seadistustes.

Lisaks, alumiiniumoksiidi kasutatakse mikroelektromehaanilistes süsteemides üha enam konstruktsiooni- ja kaitsesüsteemina (MEMS), mis koosneb rõhuanduritest, kiirendusmõõturid, ja mikrofluidilised tööriistad, kus selle keemiline inertsus ja ühilduvus õhukese kilega käitlemisega on kasulikud.

Kuna digitaalsüsteemid vajavad endiselt suuremat võimsust, miniaturiseerimine, ja terviklikkus rasketes tingimustes, alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad on jätkuvalt võtmekivitoode, tõhususe vahel oleva ruumi ühendamine, kulu, ja valmistatavus uuenduslikes digitaalsetes tootepakendites.

5. Tarnija

Alumina Technology Co., Ltd keskendub teadus- ja arendustegevusele, alumiiniumoksiidi pulbri tootmine ja müük, alumiiniumoksiidi tooted, alumiiniumoksiidist tiigel, jne., teenindavad elektroonikat, keraamika, keemiatööstus ja muud tööstusharud. Alates selle asutamisest aastal 2005, ettevõte on pühendunud klientidele parimate toodete ja teenuste pakkumisele. Kui otsite kõrget kvaliteeti alumiiniumoksiid al2o3, võtke meiega julgelt ühendust. ([email protected])
Sildid: Alumiiniumoksiidi keraamilised aluspinnad, Alumiiniumoksiidi keraamika, alumiiniumoksiid

Kõik artiklid ja pildid on Internetist. Kui on autoriõigustega probleeme, kustutamiseks võtke meiega õigeaegselt ühendust.

Küsige meilt