พื้นผิวเซรามิกอลูมินา: ปัจจัยพื้นฐานในการบูรณาการบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และระบบไมโครประสิทธิภาพสูงในเทคโนโลยีสมัยใหม่ อลูมินา al2o3

1. ความรู้พื้นฐานด้านวัสดุและคุณสมบัติทางสถาปัตยกรรมของเซรามิกอลูมินา

1.1 พื้นฐานทางผลึกศาสตร์และองค์ประกอบของ α-อลูมินา

(พื้นผิวเซรามิกอลูมินา)

พื้นผิวเซรามิกอลูมินา, ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอลูมิเนียมออกไซด์น้ำหนักเบา (อัล ₂ โอ ₃), ทำหน้าที่เป็นแกนหลักของบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ เนื่องจากมีความสมดุลของฉนวนไฟฟ้าอย่างน่าอัศจรรย์, เสถียรภาพทางความร้อน, ความแข็งแรงทางกล, และความสามารถในการผลิต.

เฟสอลูมินาที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุดเมื่อถูกความร้อนคือคอรันดัม, หรือ α-อัลทู O ทู, ซึ่งตกผลึกในโครงตาข่ายออกซิเจนอัดแน่นหกเหลี่ยมที่มีไอออนอะลูมิเนียมครอบครองสองในสามของเว็บไซต์คั่นระหว่างหน้าแปดด้าน.

แผนอะตอมหนานี้ให้ความแข็งสูง (โมห์ส 9), ทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม, และความเฉื่อยของสารเคมีที่เป็นของแข็ง, ทำให้ α-อลูมินา เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานที่สมบุกสมบัน.

พื้นผิวเชิงพาณิชย์มักจะมี 90– 99.8% อัล ₂ O สี่, ด้วยการเติมซิลิกาเล็กน้อย (SiO สอง), แมกนีเซีย (มก), หรือเอิร์ธออกไซด์ที่ไม่ธรรมดาที่ใช้เป็นตัวช่วยในการเผาผนึกเพื่อส่งเสริมความหนาแน่นและควบคุมการพัฒนาของเมล็ดข้าวในระหว่างการจัดการที่อุณหภูมิสูง.

คุณสมบัติความบริสุทธิ์มากขึ้น (เช่น, 99.5% และมากกว่า) แสดงความต้านทานไฟฟ้าและการนำความร้อนที่โดดเด่น, ในขณะที่ความแปรผันของความบริสุทธิ์ลดลง (90– 96%) นำเสนอโซลูชันราคาย่อมเยาสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการน้อยกว่า.

1.2 การออกแบบโครงสร้างจุลภาคและข้อบกพร่องเพื่อความน่าเชื่อถือทางอิเล็กทรอนิกส์

ประสิทธิภาพของซับสเตรตอลูมินาในระบบดิจิทัลนั้นขึ้นอยู่กับความสอดคล้องของโครงสร้างจุลภาคและการลดปัญหาอย่างจริงจัง.

ค่าปรับ, โครงสร้างเกรนที่เท่ากัน– มักจะตั้งแต่ 1 ถึง 10 ไมโครมิเตอร์– ทำให้มีเสถียรภาพทางกลและลดความน่าจะเป็นของการเกิดรอยแตกร้าวภายใต้ความวิตกกังวลด้านความร้อนหรือเชิงกล.

ความพรุน, โดยเฉพาะรูขุมขนที่เชื่อมต่อถึงกันหรือเชื่อมต่อกับพื้นผิว, จะต้องลดลงเนื่องจากลดทั้งความเหนียวเชิงกลและประสิทธิภาพไดอิเล็กทริก.

กลยุทธ์การประมวลผลขั้นสูง เช่น การแพร่กระจายเทป, การกดแบบคงที่, และการเผาผนึกที่ได้รับการควบคุมในอากาศหรือสภาพแวดล้อมที่มีการจัดการทำให้สามารถผลิตซับสเตรตที่มีความหนาใกล้เคียงทฤษฎีได้ (> 99.5%) และความหยาบของพื้นที่ผิวด้านล่าง 0.5 ไมโครเมตร, มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเคลือบโลหะด้วยฟิล์มบางและการติดสายเคเบิล.

นอกจากนี้, การแยกสิ่งเจือปนที่ขอบเกรนอาจส่งผลให้เกิดกระแสรั่วไหลหรือการโยกย้ายทางเคมีไฟฟ้าภายใต้อคติ, ต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบและปัญหาการเผาผนึกเพื่อให้มีความสมบูรณ์ยาวนานในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือไฟฟ้าแรงสูง.

2. กระบวนการผลิตและเทคโนโลยีการก่อสร้างชั้นล่าง

( พื้นผิวเซรามิกอลูมินา)

2.1 การแพร่กระจายเทปและการประมวลผลตัวถังที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

การผลิตพื้นผิวเซรามิกอลูมินาเริ่มต้นด้วยการเตรียมสารละลายที่กระจายตัวอย่างมากซึ่งมีผง Submicron Al ₂ O สาม, สารยึดเกาะอินทรีย์, พลาสติไซเซอร์, สารช่วยกระจายตัว, และตัวทำละลาย.

สารละลายนี้ถูกประมวลผลโดยการแพร่กระจายเทป– วิธีการต่อเนื่องโดยที่ระบบกันสะเทือนอยู่ด้านบนฟิล์มตัวพาที่ย้ายตำแหน่งโดยใช้ใบมีดทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำเพื่อให้ได้ความหนาสม่ำเสมอ, โดยทั่วไปแล้วระหว่าง 0.1 มม. และ 1.0 มม.

หลังจากละลายตัวทำละลายแล้ว, ผลลัพธ์ที่ได้ “เทปเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” มีความยืดหยุ่นและสามารถเจาะได้, เจาะ, หรือตัดด้วยเลเซอร์เพื่อสร้างช่องเปิดสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันตั้งตรง.

อาจถูกเคลือบหลายชั้นเพื่อสร้างซับสเตรตหลายชั้นสำหรับการดูดซึมวงจรที่ซับซ้อน, แม้ว่าการใช้งานเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จะใช้การกำหนดค่าแบบชั้นเดียว เนื่องจากจะทำให้คุณต้องถอยหลังและคำนึงถึงการพัฒนาการระบายความร้อน.

จากนั้น เทปที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมจะถูกแยกออกอย่างพิถีพิถันเพื่อกำจัดสารเติมแต่งอินทรีย์ด้วยการสลายตัวด้วยความร้อนที่ได้รับการควบคุมก่อนการเผาครั้งสุดท้าย.

2.2 การเผาผนึกและการทำให้เป็นโลหะสำหรับการรวมวงจร

การเผาผนึกจะดำเนินการในอากาศที่อุณหภูมิระหว่างนั้น 1550 ° C และ 1650 ° C, โดยที่การแพร่กระจายของโซลิดสเตตจะช่วยกำจัดรูขุมขนและทำให้เกรนหยาบเพื่อให้ได้ความหนาแน่นเต็มที่.

การหดตัวโดยตรงตลอดการเผาผนึก– โดยทั่วไปแล้ว 15– 20%– จำเป็นต้องคาดการณ์และจัดทำขึ้นอย่างแม่นยำในรูปแบบของเทปที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อให้ได้มิติที่แม่นยำของชั้นล่างสุด.

สอดคล้องกับการเผาผนึก, การทำให้เป็นโลหะถูกวางเพื่อสร้างร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, แผ่นอิเล็กโทรด, และจุดแวะ.

2 เทคนิคสำคัญครอบงำ: การพิมพ์ด้วยฟิล์มหนาและการสะสมของฟิล์มบาง.

ในนวัตกรรมฟิล์มหนา, น้ำพริกที่มีผงเหล็ก (เช่น, ทังสเตน, โมลิบดีนัม, หรือโลหะผสมเงินแพลเลเดียม) ถูกพิมพ์สกรีนลงบนพื้นและเผาร่วมในบรรยากาศที่ลดลงเพื่อพัฒนาความทนทาน, ตัวนำความยึดเกาะสูง.

สำหรับการใช้งานที่มีความหนาแน่นสูงหรือความถี่สูง, กระบวนการฟิล์มบาง เช่น การสปัตเตอร์หรือการกระจายตัว ถูกนำมาใช้เพื่อดาวน์ชั้นพันธบัตรการชำระเงิน (เช่น, ไทเทเนียมหรือโครเมียม) ตามด้วยทองแดงหรือทองคำ, เปิดใช้งานรูปแบบซับไมครอนโดยวิธีโฟโตลิโทกราฟี.

Vias เต็มไปด้วยสารเพสต์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและถูกยิงเพื่อพัฒนาการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นต่างๆ ในรูปแบบหลายชั้น.

3. คุณภาพการทำงานและการวัดประสิทธิภาพในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

3.1 นิสัยด้านความร้อนและไฟฟ้าภายใต้ความตึงเครียดตามหน้าที่

พื้นผิวอลูมินามีคุณค่าสำหรับการผสมผสานที่เป็นประโยชน์ของการนำความร้อนปานกลาง (20– 35 W/m · K สำหรับ 96– 99.8% อัล ₂ โอ สาม), ซึ่งทำให้กระจายความร้อนจากเครื่องมือไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือ, และมีปริมาณความต้านทานสูง (> 10 ¹⁴ Ω · เซนติเมตร), รับประกันกระแสรั่วไหลเล็กน้อย.

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพวกเขา (εᵣ สมาธิ 9– 10 ที่ 1 เมกะเฮิรตซ์) มีความปลอดภัยในช่วงอุณหภูมิที่กว้างและความสม่ำเสมอ, ทำให้เหมาะสมกับวงจรความถี่สูงได้ถึงหลายกิกะเฮิรตซ์, แม้ว่าวัสดุที่มีค่า κ ต่ำกว่า เช่น อลูมิเนียมไนไตรด์น้ำหนักเบา จะถูกเลือกใช้สำหรับการใช้งานคลื่นมิลลิเมตร.

ค่าสัมประสิทธิ์การพัฒนาทางความร้อน (ซีทีอี) ของอลูมินา (~ 6.8– 7.2 ppm/เค) ค่อนข้างจะเข้ากันได้ดีกับซิลิกอน (~ 3 ppm/เค) และโลหะผสมบรรจุภัณฑ์บางชนิด, ลดความตึงเครียดทางเทอร์โมกลระหว่างการทำงานของอุปกรณ์และการหมุนเวียนความร้อน.

อย่างไรก็ตาม, CTE ที่ไม่ตรงกันกับซิลิคอนยังคงเป็นปัญหาในการตั้งค่าฟลิปชิปและการติดตั้งแบบติดตายแบบตรง, โดยทั่วไปจะเรียกร้องให้มีผู้แทรกแซงที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดหรือผลิตภัณฑ์เติมน้อยเกินไปเพื่อลดความล้มเหลวจากความเมื่อยล้า.

3.2 ประสิทธิผลทางกลและความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม

ในทางกลไก, พื้นผิวอลูมินามีความแข็งแรงรับแรงดัดงอสูง (300– 400 MPa) และความเสถียรของมิติที่ดีเยี่ยมภายใต้ล็อต, ช่วยให้สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทนทานสำหรับการบินและอวกาศ, รถยนต์, และระบบควบคุมเชิงพาณิชย์.

พวกเขามีภูมิคุ้มกันต่อการสั่นสะเทือน, ช็อก, และคืบคลานที่อุณหภูมิสูงขึ้น, รักษาเสถียรภาพของโครงสร้างได้มากเท่ากับ 1500 ° C ในบรรยากาศเฉื่อย.

ในบรรยากาศที่ชื้น, อลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงเผยให้เห็นการดูดซึมความชื้นน้อยที่สุดและต้านทานการเคลื่อนไหวของไอออนได้ดีเยี่ยม, ทำให้มีความสมบูรณ์ในระยะยาวในการใช้งานภายนอกและมีความชื้นสูง.

ความแข็งแรงของพื้นผิวยังช่วยป้องกันความเสียหายทางกลระหว่างการหยิบจับและการประกอบอีกด้วย, แม้ว่าควรทำการรักษาเพื่อป้องกันการบิ่นของขอบเนื่องจากความเปราะบางขั้นพื้นฐาน.

4. การใช้งานทางอุตสาหกรรมและอิทธิพลทางเทคโนโลยีทั่วทั้งภาคส่วน

4.1 เพาเวอร์อิเล็กทรอนิกส์, โมดูล RF, และอุปกรณ์ยานยนต์

พื้นผิวเซรามิกอลูมินามีอยู่ทั่วไปในโมดูลอิเล็กทรอนิกส์กำลัง, ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองขั้วเกทหุ้มฉนวน (IGBT), MOSFET, และวงจรเรียงกระแส, โดยให้การแยกไฟฟ้าในขณะที่ส่งเสริมการถ่ายเทความร้อนไปยังอ่างระบายความร้อน.

ในคลื่นความถี่วิทยุ (รฟ) และวงจรไมโครเวฟ, ทำหน้าที่เป็นระบบผู้ให้บริการสำหรับวงจรรวมไฮบริด (HIC), คลื่นเสียงบริเวณพื้นผิว (เลื่อย) ตัวกรอง, และเครือข่ายฟีดเสาอากาศเนื่องจากมีบ้านอิเล็กทริกที่ปลอดภัยและลดการสูญเสียแทนเจนต์.

ในตลาดรถยนต์, พื้นผิวอลูมินาถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ควบคุมเครื่องยนต์ (กล่อง ECU), แผนเซ็นเซอร์, และรถบรรทุกไฟฟ้า (อีวี) ตัวแปลงไฟ, ที่พวกเขาทนต่อความร้อน, ปั่นจักรยานความร้อน, และการสัมผัสกับของเหลวที่ทำลายล้างโดยตรง.

ความน่าเชื่อถือภายใต้ปัญหาร้ายแรงทำให้มีความสำคัญต่อระบบที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัย เช่น ระบบเบรกป้องกันล้อล็อก (กล้ามเนื้อหน้าท้อง) และระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ที่ก้าวหน้า (อดาส).

4.2 เครื่องมือแพทย์, การบินและอวกาศ, และโซลูชั่นไมโคร-ไฟฟ้า-เครื่องกลที่เกิดขึ้น

นอกเหนือจากลูกค้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม, ชั้นฐานอลูมินาถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ทางคลินิกแบบฝัง เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและตัวกระตุ้นประสาท, โดยที่การปิดผนึกสุญญากาศและความเข้ากันได้ทางชีวภาพมีความสำคัญ.

ในการบินและอวกาศและการป้องกัน, พวกมันถูกใช้ในระบบการบิน, ระบบเรดาร์, และโมดูลปฏิสัมพันธ์ผ่านดาวเทียมอันเป็นผลมาจากความต้านทานและความเสถียรของรังสีในการตั้งค่าเครื่องดูดฝุ่น.

นอกจากนี้, อลูมินาถูกนำมาใช้มากขึ้นเป็นระบบโครงสร้างและการป้องกันในระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (เมมส์), ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ความดัน, เครื่องวัดความเร่ง, และเครื่องมือไมโครฟลูอิดิก, โดยที่ความเฉื่อยทางเคมีและความเข้ากันได้กับการจัดการฟิล์มบางนั้นเป็นประโยชน์.

เนื่องจากระบบดิจิทัลยังคงต้องการกำลังไฟฟ้าที่หนามากขึ้น, การย่อขนาด, และความสมบูรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรง, พื้นผิวเซรามิกอลูมินายังคงเป็นผลิตภัณฑ์หลัก, เชื่อมโยงช่องว่างระหว่างประสิทธิภาพ, ค่าใช้จ่าย, และความสามารถในการผลิตบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์ดิจิทัลที่เป็นนวัตกรรมใหม่.

5. ผู้จัดหา

อลูมินา เทคโนโลยี บจก., Ltd มุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนา, ผลิตและจำหน่ายผงอะลูมิเนียมออกไซด์, ผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมออกไซด์, เบ้าหลอมอลูมิเนียมออกไซด์, ฯลฯ, ให้บริการด้านอิเล็กทรอนิกส์, เซรามิกส์, เคมีภัณฑ์และอุตสาหกรรมอื่นๆ. นับตั้งแต่ก่อตั้งในปี. 2005, บริษัทมีความมุ่งมั่นที่จะมอบผลิตภัณฑ์และบริการที่ดีที่สุดแก่ลูกค้า. หากคุณกำลังมองหาคุณภาพสูง อลูมินา al2o3, โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา. ([email protected])
แท็ก: พื้นผิวเซรามิกอลูมินา, อลูมินาเซรามิกส์, อลูมินา

บทความและรูปภาพทั้งหมดมาจากอินเทอร์เน็ต. หากมีปัญหาลิขสิทธิ์ใดๆ, โปรดติดต่อเราทันเวลาเพื่อลบ.

สอบถามเรา