Alumiinioksidikeraamiset alustat: Suorituskykyisten elektronisten pakkausten ja mikrojärjestelmien integroinnin perustavat mahdollistajat modernissa teknologiassa alumiinioksidi al2o3

1. Alumiinioksidikeramiikan materiaalin perusteet ja arkkitehtoniset ominaisuudet

1.1 α-alumiinioksidin kristallografinen ja koostumusperusta

(Alumiinioksidikeraamiset alustat)

Alumiinioksidikeraamiset alustat, koostuu enimmäkseen kevyestä alumiinioksidista (Al ₂ O 3), toimivat nykyaikaisten elektronisten tuotepakkausten selkärangana niiden ilmiömäisen sähköeristyksen tasapainon vuoksi, lämpöstabiilisuus, mekaaninen lujuus, ja valmistettavuus.

Alumiinioksidin termodynaamisesti tasaisin faasi lämpötiloissa on korundi, tai α-Al Two O TWO, joka kiteytyy kuusikulmainen tiiviisti pakattu happihila, jossa alumiini-ionit vievät kaksi kolmasosaa oktaedrisistä interstitiaalisista verkkosivustoista.

Tämä paksu atomisuunnitelma antaa korkean kovuuden (Mohs 9), erinomainen kulutuskestävyys, ja kiinteä kemiallinen inertisyys, tekee α-alumiinioksidista sopivan vaativiin käyttöympäristöihin.

Kaupalliset alustat sisältävät yleensä 90– 99.8% Al ₂ O NELJÄ, pienillä piidioksidilisäyksillä (SiO KAKSI), magnesiumoksidi (MgO), tai harvinaiset maaoksidit, joita käytetään sintrausapuaineina tiivistymisen mainostamiseen ja jyvien kehityksen säätelyyn korkean lämpötilan käsittelyssä.

Suuremmat puhtausominaisuudet (esim., 99.5% ja yli) näyttää huomattavan sähköisen resistiivisyyden ja lämmönjohtavuuden, kun taas puhtaus vaihtelee (90– 96%) tarjoavat edullisia ratkaisuja vähemmän vaativiin sovelluksiin.

1.2 Mikrorakenne ja vikasuunnittelu elektronisen luotettavuuden takaamiseksi

Alumiinioksidisubstraattien tehokkuus digitaalisissa järjestelmissä perustuu vakavasti mikrorakenteen harmoniaan ja ongelman vähentämiseen.

Hieno, tasakeskeinen raerakenne– yleensä vaihtelee 1 kohtaan 10 mikrometriä– tekee tietyn mekaanisen stabiilisuuden ja alentaa halkeamien kehittymisen todennäköisyyttä termisen tai mekaanisen ahdistuksen alaisena.

Huokoisuus, erityisesti toisiinsa tai pintaan liittyneitä huokosia, tulee minimoida, koska se heikentää sekä mekaanista sitkeyttä että dielektristä suorituskykyä.

Kehittyneet käsittelystrategiat, kuten nauhan levitys, isostaattinen puristus, ja säädelty sintraus ilmassa tai ohjatuissa ympäristöissä mahdollistavat lähes teoreettisen paksuisten substraattien valmistuksen (> 99.5%) ja pinnan karheus alla 0.5 µm, ratkaiseva ohutkalvometalloinnin ja kaapelien liittämisen kannalta.

Lisäksi, epäpuhtauksien erottuminen raerajoilla voi haitallisesti johtaa vuotovirtoihin tai sähkökemialliseen kulkeutumiseen, jotka edellyttävät raaka-aineen puhtauden ja sintrausongelmien tiukkaa valvontaa tietyn pitkäkestoisen eheyden saavuttamiseksi kosteissa tai korkeajänniteympäristöissä.

2. Tuotantoprosessit ja alustan rakentamistekniikat

( Alumiinioksidikeraamiset alustat)

2.1 Teipin levitys ja ympäristöystävällinen vartalonkäsittely

Alumiinioksidikeraamisten substraattien valmistus alkaa äärimmäisen dispergoituneen lietteen valmistelulla, joka sisältää submikronin Al 2 O 3 -jauhetta, orgaaniset sideaineet, pehmittimet, dispergointiaineet, ja liuottimia.

Tämä liete käsitellään teippilevityksellä– jatkuva menetelmä, jossa suspensio päällystetään siirrettävällä kantokalvolla käyttämällä tarkkaa lääketieteen ammattilaisten terää tasaisen paksuuden saavuttamiseksi, tyypillisesti välillä 0.1 mm ja 1.0 mm.

Liuottimen haihtumisen jälkeen, tuloksena oleva “ympäristöystävällinen teippi” on joustava ja voidaan lävistää, porattu, tai laserleikataan aukkojen läpi pystysuuntaisia ​​liitäntöjä varten.

Useita kerroksia voidaan laminoida monikerroksisten substraattien tuottamiseksi monimutkaista piirien assimilaatiota varten, vaikka suurin osa kaupallisista sovelluksista käyttää yksikerroksisia kokoonpanoja taakan ja lämmönkehitysnäkökohtien vuoksi.

Ympäristöystävälliset nauhat irrotetaan sitten huolellisesti orgaanisten lisäaineiden poistamiseksi säädellyllä lämpöhajoamisella ennen viimeistä sintrausta.

2.2 Sintraus ja metallointi piirien yhdistämistä varten

Sintraus suoritetaan ilmassa niiden välisissä lämpötiloissa 1550 ° C ja 1650 °C, jossa kiinteän olomuodon diffuusio poistaa huokoset ja karkeuttaa rakeita täydellisen tiivistymisen saavuttamiseksi.

Suora kutistuminen sintrauksen aikana– yleensä 15– 20%– on ennustettava tarkasti ja korjattava ympäristöystävällisten nauhojen tyyliin, jotta lopullisen alustan mittatarkkuus on tietty.

Sintrauksen mukainen, metallointi laitetaan luomaan johtavia jälkiä, tyynyt, ja kautta.

2 keskeiset tekniikat hallitsevat: paksukalvopainatus ja ohutkalvopinnoitus.

Paksukalvoinnovaatiossa, tahnat, joissa on teräsjauheita (esim., volframi, molybdeeni, tai hopea-palladiumseoksia) on silkkipainettu alustalle ja yhteispoltettu vähentävässä ympäristössä, jotta ne ovat kestäviä, korkean tarttuvuuden omaavat johtimet.

Korkeatiheyksisiin tai korkeataajuisiin sovelluksiin, ohutkalvomenetelmiä, kuten sputterointia tai hajotusta, hyödynnetään käsirahasidoskerroksissa (esim., titaani tai kromi) noudattaa kuparia tai kultaa, mahdollistaa submikronin kuvion fotolitografian avulla.

Viat ovat täynnä johtavia pastoja ja poltettu kehittämään kerrosten välisiä sähköisiä liitäntöjä monikerroksisissa tyyleissä.

3. Elektronisten laitteiden toiminnalliset ominaisuudet ja tehokkuusmittarit

3.1 Lämpö- ja sähkötottumukset toiminnallisen jännityksen alaisena

Alumiinioksidisubstraatteja arvostetaan niiden edullisen yhdistelmän kohtuullisen lämmönjohtavuuden vuoksi (20– 35 W/m · K = 96– 99.8% Al ₂ O KOLME), mikä mahdollistaa luotettavan lämmönpoiston sähkötyökaluista, ja suuri määrävastus (> 10 ¹⁴ Ω · senttimetriä), varmistaa marginaalivuotovirran.

Niiden dielektrisyysvakio (εᵣ ≈ 9– 10 klo 1 MHz) on turvallinen laajalla lämpötila- ja säännöllisyydellä, mikä tekee niistä sopivia suurtaajuisille piireille aina useisiin GHZ:iin asti, vaikka mm-aaltosovelluksiin valitaan matalamman κ-materiaalit, kuten kevyt alumiininitridi.

Lämpökehityskerroin (CTE) alumiinioksidista (~ 6.8– 7.2 ppm/K) on melko hyvin yhteensopiva piin kanssa (~ 3 ppm/K) ja tietyt pakkausseokset, lämpömekaanisen jännityksen alentaminen laitteiden käytön ja lämpösyklin aikana.

Kuitenkin, CTE:n yhteensopimattomuus piin kanssa pysyy ongelmana flip-chip- ja suora stanssausasennuksissa, tyypillisesti vaativat yhteensopivia väliaineita tai alitäyttötuotteita väsymishäiriön minimoimiseksi.

3.2 Mekaaninen tehokkuus ja ympäristön kestävyys

Mekaanisesti, alumiinioksidialustalla on korkea taivutuslujuus (300– 400 MPa) ja erinomainen mittapysyvyys erän alla, mahdollistaa niiden käytön kestävässä elektroniikassa ilmailua varten, auto, ja kaupalliset ohjausjärjestelmät.

Ne ovat immuuneja tärinälle, järkyttää, ja hiipiä korotetuissa lämpötiloissa, säilyttäen rakenteellisen vakauden yhtä paljon kuin 1500 °C inertissä ympäristössä.

Kosteissa olosuhteissa, erittäin puhdas alumiinioksidi paljastaa minimaalisen kosteuden absorption ja erinomaisen kestävyyden ionien liikkeelle, takaavat tietyn pitkän aikavälin eheyden ulkosovelluksissa ja korkean kosteuden olosuhteissa.

Pinnan lujuus suojaa myös mekaanisia vaurioita vastaan ​​käsittelyn ja asennuksen aikana, vaikka käsittelyä tulisi suorittaa reunan murtumisen estämiseksi perustavanlaatuisen haurauden vuoksi.

4. Teolliset sovellukset ja teknologinen vaikutus eri sektoreihin

4.1 Tehoelektroniikka, RF-moduulit, ja Automotive Equipments

Alumiinioksidikeraamiset substraatit ovat kaikkialla tehoelektroniikkamoduuleissa, koostuu eristetyistä hila-bipolaarisista transistoreista (IGBT:t), MOSFETit, ja tasasuuntaajat, jossa ne tarjoavat sähköeristyksen samalla kun ne edistävät lämmön siirtymistä lämpönieluihin.

Radiotaajuudella (RF) ja mikroaaltouunipiirejä, ne toimivat integroitujen hybridipiirien palveluntarjoajan järjestelminä (HIC:t), pinta-ala akustinen aalto (SAW) suodattimet, ja antennin syöttöverkot niiden turvallisten dielektristen kotien ja pienentyneen häviötangentin ansiosta.

Automarkkinoilla, alumiinioksidialustoja käytetään moottorin ohjauslaitteissa (ECU:t), anturisuunnitelmat, ja sähköauto (EV) tehonmuuntimet, missä ne kestävät kuumuutta, lämpöpyöräilyä, ja suora altistuminen tuhoaville nesteille.

Niiden luotettavuus vakavissa ongelmissa tekee niistä tärkeitä turvallisuuden kannalta kriittisissä järjestelmissä, kuten lukkiutumattomissa jarruissa (vatsalihas) ja edistyneet kuljettajan apujärjestelmät (ADAS).

4.2 Lääketieteelliset instrumentit, Ilmailu, ja nousevat mikroelektromekaaniset ratkaisut

Asiakas- ja teollisuuselektroniikan lisäksi, alumiinioksidisubstraatteja käytetään implantoitavissa kliinisissä laitteissa, kuten sydämentahdistimissa ja neurostimulaattoreissa, joissa hermeettinen tiivistys ja bioyhteensopivuus ovat elintärkeitä.

Ilmailussa ja puolustuksessa, niitä käytetään ilmailutekniikassa, tutkajärjestelmät, ja satelliittivuorovaikutusmoduulit niiden säteilynkestävyyden ja vakauden ansiosta pölynimurin asetuksissa.

Lisäksi, alumiinioksidia käytetään yhä enemmän rakenne- ja suojajärjestelmänä mikrosähkömekaanisissa järjestelmissä (MEMS), koostuu paineantureista, kiihtyvyysmittarit, ja mikrofluidityökalut, joissa sen kemiallinen inertisyys ja yhteensopivuus ohutkalvokäsittelyn kanssa ovat hyödyllisiä.

Koska digitaaliset järjestelmät vaativat edelleen suurempaa tehopaksuutta, miniatyrisointi, ja eheys vaikeissa olosuhteissa, alumiinioksidikeraamiset alustat ovat edelleen keskeinen tuote, yhdistämällä tilan tehokkuuden välillä, kustannuksella, ja valmistettavuus innovatiivisissa digitaalisissa tuotepakkauksissa.

5. Toimittaja

Alumina Technology Co., Ltd keskittyy tutkimukseen ja kehitykseen, alumiinioksidijauheen tuotanto ja myynti, alumiinioksidituotteet, alumiinioksidiupokas, jne., palvelevat elektroniikkaa, keramiikka, kemianteollisuus ja muu teollisuus. Perustamisestaan ​​lähtien v 2005, yritys on sitoutunut tarjoamaan asiakkailleen parhaat tuotteet ja palvelut. Jos etsit korkealaatuista alumiinioksidi al2o3, ota rohkeasti yhteyttä. ([email protected])
Tunnisteet: Alumiinioksidikeraamiset alustat, Alumiinioksidi Keramiikka, alumiinioksidi

Kaikki artikkelit ja kuvat ovat Internetistä. Jos on tekijänoikeusongelmia, ota meihin yhteyttä ajoissa poistaaksesi.

Kysy meiltä