Alumīnija oksīda keramikas substrāti: Augstas veiktspējas elektroniskā iepakojuma un mikrosistēmu integrācijas pamatnosacījumi mūsdienu tehnoloģijās alumīnija oksīds al2o3

1. Alumīnija oksīda keramikas materiālu pamati un arhitektūras īpašības

1.1 α-alumīnija oksīda kristālogrāfiskā un kompozīcijas bāze

(Alumīnija oksīda keramikas substrāti)

Alumīnija oksīda keramikas substrāti, galvenokārt sastāv no viegla alumīnija oksīda (Al ₂ O ₃), darbojas kā mūsdienu elektronisko izstrādājumu iepakojuma pamats to fenomenālā elektriskās izolācijas līdzsvara dēļ, termiskā stabilitāte, mehāniskā izturība, un izgatavojamību.

Termodinamiski noturīgākā alumīnija oksīda fāze karstumā ir korunds, vai α-Al Two O TWO, kas kristalizējas sešstūra formā cieši noslēgtā skābekļa režģī ar alumīnija joniem, kas aizņem divas trešdaļas no oktaedrālajām intersticiālajām vietnēm.

Šis biezais atomu plāns nodrošina augstu cietību (Mohs 9), lieliska nodilumizturība, un cieto ķīmisko inerci, padarot α-alumīnija oksīdu piemērotu skarbām darbības vidēm.

Komerciālie substrāti parasti satur 90– 99.8% Al ₂ O FOUR, ar nelielām silīcija dioksīda piedevām (SiO DIVI), magnēzija (MgO), vai neparasti zemes oksīdi, ko izmanto kā saķepināšanas palīglīdzekļus, lai reklamētu blīvēšanu un kontrolētu graudu attīstību augstās temperatūras apstrādes laikā.

Lielākas tīrības īpašības (piem., 99.5% un vairāk) parāda ievērojamu elektrisko pretestību un siltumvadītspēju, savukārt zemākas tīrības variācijas (90– 96%) piedāvā pieejamus risinājumus mazāk prasīgiem lietojumiem.

1.2 Mikrostruktūra un defektu dizains elektroniskai uzticamībai

Alumīnija oksīda substrātu efektivitāte digitālajās sistēmās ir nopietni balstīta uz mikrostrukturālo harmoniju un emisiju samazināšanu.

Naudas sods, vienāda graudu struktūra– parasti sākot no 1 uz 10 mikrometri– nodrošina noteiktu mehānisko stabilitāti un samazina plaisu veidošanās iespējamību termiskās vai mehāniskās trauksmes apstākļos.

Porainība, īpaši savstarpēji vai ar virsmu savienotas poras, ir jāsamazina, jo tas pasliktina gan mehānisko izturību, gan dielektrisko veiktspēju.

Uzlabotas apstrādes stratēģijas, piemēram, lentes izkliedēšana, izostatiskā presēšana, un regulēta saķepināšana gaisā vai pārvaldītā vidē ļauj ražot substrātus ar gandrīz teorētisku biezumu (> 99.5%) un virsmas nelīdzenums zemāk 0.5 µm, izšķiroša nozīme plānslāņa metalizācijā un kabeļu savienošanā.

Turklāt, piemaisījumu segregācija uz graudu robežām var izraisīt noplūdes strāvu vai elektroķīmisku migrāciju., nepieciešama stingra izejvielu tīrības un saķepināšanas problēmu kontrole, lai nodrošinātu noteiktu ilgstošu integritāti mitrā vai augstsprieguma vidē.

2. Ražošanas procesi un pamatnes būvniecības tehnoloģijas

( Alumīnija oksīda keramikas substrāti)

2.1 Lentes uzklāšana un videi draudzīga ķermeņa apstrāde

Alumīnija oksīda keramikas substrātu ražošana sākas ar īpaši izkliedētas suspensijas sagatavošanu, kas satur submikronu Al ₂ O trīs pulveri., organiskās saistvielas, plastifikatori, izkliedētāji, un šķīdinātājus.

Šo vircu apstrādā ar lentes izkliedēšanas palīdzību– nepārtraukta metode, kurā suspensija tiek papildināta ar pārvietošanas nesējplēvi, izmantojot precīzu medicīnas speciālistu asmeni, lai panāktu vienmērīgu biezumu, parasti starp 0.1 mm un 1.0 mm.

Pēc šķīdinātāja izkliedēšanas, rezultātā “videi draudzīga lente” ir elastīgs un var tikt štancēts, urbts, vai griezt ar lāzeru, lai izveidotu cauri atverēm vertikāliem starpsavienojumiem.

Var laminēt vairākus slāņus, lai iegūtu daudzslāņu substrātus sarežģītai ķēdes asimilācijai, lai gan lielākajā daļā komerciālo lietojumprogrammu tiek izmantotas viena slāņa konfigurācijas, ņemot vērā atcelšanas un termiskās attīstības apsvērumus.

Pēc tam videi draudzīgās lentes tiek rūpīgi atšķetinātas, lai likvidētu organiskās piedevas ar regulētu termisko sadalīšanos pirms pēdējās saķepināšanas..

2.2 Saķepināšana un metalizācija ķēžu kombinācijai

Saķepināšanu veic gaisā temperatūrā starp 1550 ° C un 1650 °C, kur cietvielu difūzija veicina poru likvidēšanu un graudu rupināšanu, lai panāktu pilnīgu blīvēšanu.

Tieša saraušanās saķepināšanas laikā– parasti 15– 20%– ir precīzi jāprognozē un jākompensē videi draudzīgu lentu stilā, lai nodrošinātu galīgā substrāta izmēru precizitāti.

Atbilstība saķepināšanai, tiek uzklāta metalizācija, lai radītu vadošas pēdas, spilventiņi, un vias.

2 dominē galvenās metodes: biezu plēvju druka un plānslāņa uzklāšana.

Biezās plēves inovācijās, pastas ar tērauda pulveriem (piem., volframs, molibdēns, vai sudraba-palādija sakausējumi) tiek uzdrukāti uz pamatnes ar sietspiedi un apdedzināti reducējošā gaisotnē, lai tie būtu izturīgi, augstas saķeres vadītāji.

Liela blīvuma vai augstfrekvences lietojumiem, Pirmās iemaksas obligāciju slāņiem tiek izmantotas plānslāņa procedūras, piemēram, izsmidzināšana vai izkliedēšana (piem., titāns vai hroms) ko ievēro varš vai zelts, submikronu raksta iespējošana ar fotolitogrāfijas palīdzību.

Vias ir pilnas ar vadošām pastām un tiek apdedzinātas, lai izveidotu elektriskus starpsavienojumus starp slāņiem daudzslāņu stilā.

3. Elektronisko iekārtu funkcionālās īpašības un efektivitātes rādītāji

3.1 Termiskie un elektriskie paradumi funkcionālas spriedzes apstākļos

Alumīnija oksīda substrāti tiek novērtēti to labvēlīgās mērenās siltumvadītspējas kombinācijas dēļ (20– 35 W/m · K par 96– 99.8% Al ₂ O TRĪS), kas nodrošina drošu siltuma izkliedi no elektroinstrumentiem, un liela daudzuma pretestība (> 10 ¹⁴ Ω · centimetri), nodrošinot robežu noplūdes strāvu.

Viņu dielektriskā konstante (εᵣ ≈ 9– 10 plkst 1 MHz) ir droša plašā temperatūras un regularitātes diapazonā, padarot tos piemērotus augstfrekvences shēmām līdz pat daudziem GHZ, lai gan mm viļņu lietojumiem tiek izvēlēti materiāli ar zemāku κ, piemēram, viegls alumīnija nitrīds.

Termiskās attīstības koeficients (CTE) no alumīnija oksīda (~ 6.8– 7.2 ppm/K) ir diezgan labi saskaņots ar silīciju (~ 3 ppm/K) un noteikti iepakojuma sakausējumi, termomehāniskās spriedzes samazināšana sīkrīka darbības un termiskās cikla laikā.

Tomēr, CTE nesakritība ar silīciju joprojām ir problēma flip-chip un tiešās piestiprināšanas iestatījumos, parasti tiek pieprasīti atbilstoši starpposma līdzekļi vai nepietiekamas aizpildīšanas produkti, lai samazinātu noguruma bojājumus.

3.2 Mehāniskā efektivitāte un vides izturība

Mehāniski, alumīnija oksīda pamatnēm ir augsta lieces izturība (300– 400 MPa) un lieliska izmēru stabilitāte zem partijām, ļaujot tos izmantot izturīgā elektronikā kosmosa vajadzībām, automašīna, un komerciālās kontroles sistēmas.

Viņi ir imūni pret vibrācijām, šoks, un šļūde paaugstinātā temperatūrā, saglabājot strukturālo stabilitāti tik daudz kā 1500 ° C inertā vidē.

Mitrā atmosfērā, augstas tīrības pakāpes alumīnija oksīds atklāj minimālu mitruma absorbciju un izcilu izturību pret jonu kustību, nodrošinot noteiktu ilgtermiņa integritāti āra un augsta mitruma lietojumos.

Virsmas stingrība arī nodrošina pret mehāniskiem bojājumiem apstrādes un montāžas laikā, lai gan jāveic apstrāde, lai novērstu malu šķelšanos pamata trausluma dēļ.

4. Rūpnieciskie pielietojumi un tehnoloģiskā ietekme dažādās nozarēs

4.1 Spēka elektronika, RF moduļi, un automobiļu aprīkojums

Alumīnija oksīda keramikas substrāti ir visuresoši jaudas elektroniskajos moduļos, kas sastāv no izolētu vārtu bipolāriem tranzistoriem (IGBT), MOSFET, un taisngrieži, kur tie nodrošina elektrisko izolāciju, vienlaikus veicinot siltuma pārnesi uz siltuma izlietnēm.

Radio frekvencē (RF) un mikroviļņu shēmas, tās darbojas kā pakalpojumu sniedzēju sistēmas hibrīdām integrālajām shēmām (HIC), virsmas laukuma akustiskais vilnis (ZĀĢIS) filtri, un antenu barošanas tīkli, pateicoties to drošām dielektriskām mājām un samazinātam zudumu tangensam.

Auto tirgū, alumīnija oksīda substrāti tiek izmantoti dzinēja vadības ierīcēs (ECU), sensoru plāni, un elektriskā kravas automašīna (EV) jaudas pārveidotāji, kur tie iztur karstumu, termiskā riteņbraukšana, un tieša iedarbība uz destruktīviem šķidrumiem.

To uzticamība nopietnu problēmu gadījumā padara tos par svarīgiem drošībai kritiskām sistēmām, piemēram, pretbloķēšanas bremzēm (VĒDERA MUSKULIS) un uzlabotas autovadītāju palīdzības sistēmas (ADAS).

4.2 Medicīnas instrumenti, Aviācija, un topošie mikroelektromehāniskie risinājumi

Papildus klientu un rūpnieciskajai elektronikai, alumīnija oksīda substrāti tiek izmantoti implantējamās klīniskajās ierīcēs, piemēram, elektrokardiostimulatoros un neirostimulatoros, kur hermētisks blīvējums un bioloģiskā savietojamība ir ļoti svarīgi.

Aviācijā un aizsardzībā, tos izmanto avionikā, radaru sistēmas, un satelītu mijiedarbības moduļi, pateicoties to radiācijas pretestībai un stabilitātei putekļsūcēja iestatījumos.

Turklāt, alumīnija oksīdu arvien vairāk izmanto kā strukturālu un aizsargsistēmu mikroelektromehāniskajās sistēmās (MEMS), kas sastāv no spiediena sensoriem, akselerometri, un mikrofluidiskie instrumenti, kur tā ķīmiskā inerce un saderība ar plānu kārtiņu apstrādi ir labvēlīga.

Tā kā digitālajām sistēmām joprojām ir nepieciešams lielāks jaudas biezums, miniaturizācija, un integritāte smagos apstākļos, alumīnija oksīda keramikas substrāti joprojām ir galvenais akmens izstrādājums, sasaistot telpu starp efektivitāti, izdevumus, un ražojamība inovatīvā digitālā produkta iepakojumā.

5. Piegādātājs

Alumīnija tehnoloģiju uzņēmums., Ltd koncentrējas uz pētniecību un attīstību, alumīnija oksīda pulvera ražošana un pārdošana, alumīnija oksīda izstrādājumi, alumīnija oksīda tīģelis, utt., apkalpo elektroniku, keramika, ķīmiskajā un citās nozarēs. Kopš tās dibināšanas gadā 2005, uzņēmums ir apņēmies nodrošināt klientiem vislabākos produktus un pakalpojumus. Ja meklējat augstu kvalitāti alumīnija oksīds al2o3, lūdzu, sazinieties ar mums. ([email protected])
Tagi: Alumīnija oksīda keramikas substrāti, Alumīnija oksīda keramika, alumīnija oksīds

Visi raksti un bildes ir no interneta. Ja ir kādas autortiesību problēmas, lūdzu, savlaicīgi sazinieties ar mums, lai dzēstu.

Jautājiet mums