زیرلایه های سرامیکی آلومینا: توانمندسازهای اساسی بسته بندی الکترونیکی با کارایی بالا و ادغام میکروسیستم در فناوری مدرن آلومینا al2o3

1. مبانی مواد و کیفیت های معماری سرامیک آلومینا

1.1 اساس کریستالوگرافی و ترکیبی آلومینا آلفا

(زیرلایه های سرامیکی آلومینا)

زیر لایه های سرامیکی آلومینا, بیشتر از اکسید آلومینیوم سبک وزن تشکیل شده است (Al 2 O 3), به دلیل تعادل فوق العاده عایق الکتریکی، به عنوان ستون فقرات بسته بندی محصولات الکترونیکی مدرن عمل می کنند., پایداری حرارتی, استحکام مکانیکی, و قابلیت ساخت.

پایدارترین فاز آلومینا از نظر ترمودینامیکی در گرما، کوراندوم است, یا α-Al Two O TWO, که در یک شبکه اکسیژن شش ضلعی بسته بندی شده نزدیک با یون های آلومینیوم متبلور می شود که دو سوم وب سایت های بینابینی هشت وجهی را اشغال می کند..

این پلان اتمی ضخیم سختی بالایی ایجاد می کند (موهس 9), مقاومت در برابر سایش عالی, و بی اثری شیمیایی جامد, آلومینا آلومینا را برای محیط‌های عملیاتی مناسب می‌سازد.

زیر لایه های تجاری معمولا حاوی 90 هستند– 99.8% Al ₂ O FOUR, با افزودن جزئی سیلیس (SiO TWO), منیزیا (MgO), یا اکسیدهای خاکی غیرمعمول که به عنوان کمک تف جوشی برای تبلیغ تراکم و کنترل رشد دانه در حین کار با دمای بالا استفاده می شوند..

صفات خلوص بیشتر (به عنوان مثال, 99.5% و بیش از) مقاومت الکتریکی و هدایت حرارتی قابل توجهی را نشان می دهد, در حالی که تغییرات خلوص کمتر (90– 96%) ارائه راه حل های مقرون به صرفه برای برنامه های کاربردی کمتر.

1.2 ریزساختار و طراحی نقص برای قابلیت اطمینان الکترونیکی

کارایی زیرلایه های آلومینا در سیستم های دیجیتال به طور جدی مبتنی بر هماهنگی ریزساختاری و کاهش مسائل است..

جریمه, ساختار دانه هم محور– معمولا از 1 به 10 میکرومتر– پایداری مکانیکی خاصی ایجاد می کند و احتمال ایجاد ترک تحت اضطراب حرارتی یا مکانیکی را کاهش می دهد..

تخلخل, به ویژه منافذ به هم پیوسته یا متصل به سطح, باید به حداقل برسد زیرا هم چقرمگی مکانیکی و هم عملکرد دی الکتریک را کاهش می دهد.

استراتژی های پردازش پیشرفته مانند پخش نوار, پرس ایزواستاتیک, و تف جوشی تنظیم شده در هوا یا محیط های مدیریت شده امکان تولید بسترهایی با ضخامت تقریباً نظری را فراهم می کند. (> 99.5%) و زبری سطح زیرین 0.5 میکرومتر, برای متالیزاسیون لایه نازک و اتصال کابل بسیار مهم است.

علاوه بر این, جداسازی ناخالصی در مرزهای دانه می تواند منجر به جریان های نشتی یا مهاجرت الکتروشیمیایی تحت تعصب شود., نیاز به کنترل دقیق بر خلوص مواد خام و مشکلات تف جوشی برای ایجاد یکپارچگی طولانی مدت در محیط های مرطوب یا با ولتاژ بالا.

2. فرآیندهای تولید و فناوری‌های ساخت زیرلایه

( زیرلایه های سرامیکی آلومینا)

2.1 پخش نوار و پردازش بدن دوستدار محیط زیست

تولید زیرلایه های سرامیکی آلومینا با کار آماده سازی دوغاب بسیار پراکنده حاوی پودر زیر میکرون Al 2 O سه آغاز می شود., چسب های آلی, نرم کننده ها, پراکنده کننده ها, و حلال ها.

این دوغاب با استفاده از نوار پخش می شود– روشی پیوسته که در آن تعلیق با استفاده از یک تیغه حرفه ای پزشکی دقیق برای دستیابی به ضخامت یکنواخت روی یک فیلم حامل جابجایی قرار می گیرد., به طور معمول بین 0.1 میلی متر و 1.0 میلی متر.

پس از دفع حلال, حاصل “نوار دوستدار محیط زیست” انعطاف پذیر است و می توان آن را مشت کرد, حفاری شده است, یا برش لیزری برای تشکیل منافذ برای اتصالات عمودی.

چندین لایه ممکن است لمینیت شوند تا بسترهای چند لایه برای جذب مدار پیچیده تولید شود, اگرچه اکثر برنامه‌های تجاری از پیکربندی‌های تک لایه به دلیل ملاحظات توسعه حرارتی استفاده می‌کنند.

سپس نوارهای سازگار با محیط زیست به دقت جدا می شوند تا مواد افزودنی آلی با تجزیه حرارتی تنظیم شده قبل از آخرین پخت حذف شوند..

2.2 تف جوشی و متالیزاسیون برای ترکیب مدار

تف جوشی در هوا در دماهای بین انجام می شود 1550 درجه سانتی گراد و 1650 درجه سانتیگراد, جایی که انتشار حالت جامد باعث حذف منافذ و درشت شدن دانه ها برای دستیابی به تراکم کامل می شود..

انقباض مستقیم در طول پخت– معمولا 15– 20%– نیاز به پیش‌بینی دقیق و به سبک نوارهای سازگار با محیط زیست برای ایجاد دقت ابعادی خاصی از زیرلایه نهایی است..

مطابقت با پخت, متالیزاسیون روی ایجاد آثار رسانا قرار می گیرد, پدها, و vias.

2 تکنیک های کلیدی تسلط دارند: چاپ فیلم ضخیم و رسوب لایه نازک.

در نوآوری فیلم ضخیم, خمیرهایی که پودرهای فولادی دارند (به عنوان مثال, تنگستن, مولیبدن, یا آلیاژهای نقره-پالادیوم) روی سطح زیرین چاپ می شوند و در محیطی کاهش می یابند تا بادوام شوند., هادی های با چسبندگی بالا.

برای کاربردهای با چگالی یا فرکانس بالا, رویه های لایه نازک مانند کندوپاش یا اتلاف برای لایه های اوراق قرضه پیش پرداخت استفاده می شود. (به عنوان مثال, تیتانیوم یا کروم) مطابق با مس یا طلا, فعال کردن الگوی زیر میکرونی با استفاده از فوتولیتوگرافی.

Via ها پر از خمیرهای رسانا هستند و برای ایجاد اتصالات الکتریکی بین لایه ها در سبک های چند لایه شلیک می شوند.

3. معیارهای کیفیت و کارایی عملکردی در تجهیزات الکترونیکی

3.1 عادات حرارتی و الکتریکی تحت تنش عملکردی

زیرلایه های آلومینا به دلیل ترکیب مفیدی که از رسانایی حرارتی متوسط ​​دارند، ارزشمند هستند (20– 35 W/m · K برای 96– 99.8% Al ₂ O THREE), که اتلاف گرم قابل اطمینان از ابزارهای برقی را ممکن می سازد, و مقاومت کمیت بالا (> 10 14 Ω · سانتی متر), اطمینان از جریان نشتی حاشیه ای.

ثابت دی الکتریک آنها (εᵣ ≈ 9– 10 در 1 مگاهرتز) در دمای گسترده و تنوع منظم ایمن است, آنها را برای مدارهای فرکانس بالا تا ghzs متعدد مناسب می کند, اگرچه مواد کم‌کم مانند نیترید آلومینیوم با وزن سبک برای کاربردهای موج میلی‌متری انتخاب می‌شوند.

ضریب توسعه حرارتی (CTE) از آلومینا (~ 6.8– 7.2 ppm/K) نسبتاً به خوبی با سیلیکون مطابقت دارد (~ 3 ppm/K) و آلیاژهای بسته بندی خاص, کاهش تنش حرارتی مکانیکی در حین کار ابزار و چرخه حرارتی.

با این حال, عدم تطابق CTE با سیلیکون در تنظیمات فلیپ تراشه و دای-اتچ مستقیم مشکل باقی می ماند., معمولاً برای به حداقل رساندن خرابی خستگی، نیاز به واسطه‌های سازگار یا محصولات کم‌پر می‌کنند.

3.2 اثربخشی مکانیکی و دوام محیطی

به صورت مکانیکی, زیر لایه های آلومینا استحکام خمشی بالایی از خود نشان می دهند (300– 400 MPa) و ثبات ابعادی عالی در زیر لات ها, امکان استفاده از آنها در وسایل الکترونیکی ناهموار برای هوافضا, خودرو, و سیستم های کنترل تجاری.

آنها در برابر ارتعاش مصون هستند, شوک, و در دماهای بالا خزش می کنند, حفظ پایداری سازه به اندازه 1500 درجه سانتی گراد در محیط های بی اثر.

در جوهای مرطوب, آلومینا با خلوص بالا حداقل جذب رطوبت و مقاومت فوق العاده در برابر حرکت یون را نشان می دهد, ایجاد یکپارچگی طولانی مدت معین در کاربردهای بیرونی و با رطوبت بالا.

استحکام سطح نیز به همین ترتیب در برابر آسیب های مکانیکی در حین جابجایی و مونتاژ محافظت می کند, اگرچه باید برای جلوگیری از بریدگی لبه به دلیل شکنندگی اساسی، درمان انجام شود.

4. کاربردهای صنعتی و تأثیر فناوری در سراسر بخش ها

4.1 الکترونیک قدرت, ماژول های RF, و تجهیزات خودرو

بسترهای سرامیکی آلومینا در ماژول های الکترونیکی قدرت همه جا وجود دارند, متشکل از ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق (IGBT ها), ماسفت ها, و یکسو کننده ها, جایی که آنها عایق الکتریکی را فراهم می کنند و در عین حال انتقال حرارت را به سینک های گرما افزایش می دهند.

در فرکانس رادیویی (RF) و مدارهای مایکروویو, آنها به عنوان سیستم های ارائه دهنده خدمات برای مدارهای مجتمع هیبریدی عمل می کنند (HIC ها), موج آکوستیک سطح (SAW) فیلترها, و شبکه های تغذیه آنتن به دلیل خانه های دی الکتریک ایمن و کاهش مماس تلفات.

در بازار خودرو, زیر لایه های آلومینا در دستگاه های کنترل موتور استفاده می شود (ECU ها), طرح های حسگر, و کامیون برقی (EV) مبدل های قدرت, جایی که گرما را تحمل می کنند, دوچرخه سواری حرارتی, و قرار گرفتن مستقیم در معرض مایعات مخرب.

قابلیت اطمینان آنها در برابر مشکلات شدید آنها را برای سیستم های حیاتی ایمنی مانند ترمز ضد قفل مهم می کند (عضله شکم) و سیستم های کمک راننده پیشرفته (ADAS).

4.2 ابزار پزشکی, هوافضا, و راه حل های میکرو الکترومکانیکی بوجود آمده

فراتر از الکترونیک مشتری و صنعتی, زیر لایه های آلومینا در دستگاه های بالینی قابل کاشت مانند ضربان سازها و محرک های عصبی استفاده می شود., که در آن آب بندی هرمتیک و زیست سازگاری حیاتی است.

در هوافضا و دفاع, از آنها در اویونیک استفاده می شود, سیستم های راداری, و ماژول های تعامل ماهواره ای به دلیل مقاومت در برابر تشعشع و پایداری آنها در تنظیمات جاروبرقی.

علاوه بر این, آلومینا به طور فزاینده ای به عنوان یک سیستم ساختاری و محافظ در سیستم های میکرو الکترومکانیکی استفاده می شود (MEMS), متشکل از سنسورهای فشار, شتاب سنج ها, و ابزارهای میکروسیال, که در آن بی اثری شیمیایی و سازگاری آن با جابجایی لایه نازک مفید است.

همانطور که سیستم های دیجیتال همچنان به ضخامت توان بیشتری نیاز دارند, کوچک سازی, و یکپارچگی در شرایط سخت, زیر لایه های سرامیکی آلومینا همچنان یک محصول کلیدی است, ایجاد ارتباط بین کارایی, هزینه, و قابلیت ساخت در بسته بندی محصولات دیجیتال نوآورانه.

5. تامین کننده

شرکت فناوری آلومینا, Ltd بر تحقیق و توسعه تمرکز دارد, تولید و فروش پودر اکسید آلومینیوم, محصولات اکسید آلومینیوم, بوته اکسید آلومینیوم, و غیره, خدمات الکترونیک, سرامیک, صنایع شیمیایی و سایر صنایع. از بدو تأسیس در 2005, این شرکت متعهد به ارائه بهترین محصولات و خدمات به مشتریان بوده است. اگر به دنبال کیفیت بالا هستید آلومینا al2o3, لطفا با ما تماس بگیرید. ([email protected])
برچسب ها: زیرلایه های سرامیکی آلومینا, سرامیک آلومینا, آلومینا

همه مقالات و تصاویر از اینترنت هستند. اگر هر گونه مشکل کپی رایت وجود دارد, لطفا به موقع برای حذف با ما تماس بگیرید.

از ما پرس و جو کنید