Керамикалық субстраттар: Al₂O₃, AlN, Si₃N₄

1. Керамикалық субстраттардың негізгі миссиясы

Қазіргі заманғы электроника өнеркәсібінің үлкен схемасында керамикалық субстраттар көбінесе сахнаның артында жасырылғанымен, алмастырылмайтын және шешуші рөл атқарады. 5G базалық станцияларындағы жоғары жиілікті сигнал беруден жаңа энергетикалық көліктердегі мотор контроллеріне және қуатты жартылай өткізгіштердің негізгі орау қабатына дейін керамикалық субстраттар электронды құрылғылардың өзегінде тұрақты түрде қалады, «жылуды тарату магистральі» және «оқшаулау қорғаушысы» қосарлы миссиясын үнсіз орындайды.

Мысал ретінде 5G базалық станцияларын алатын болсақ, олар жұмыс кезінде үлкен көлемде жылу шығарады. Бұл жылуды уақытында тарату мүмкін болмаса, жабдықтың өнімділігі айтарлықтай нашарлайды немесе тіпті ақауларды тудырады. Керамикалық субстраттар тамаша жылу өткізгіштігімен жылуды тез өткізіп, базалық станцияның тұрақты жұмысын қамтамасыз ете алады. Жаңа энергетикалық көліктердің мотор контроллерлерінде керамикалық субстраттар тек жоғары температуралық орталарға ғана емес, сонымен қатар жоғары кернеу мен жоғары токтың сынақтарына да төтеп беруі керек. Олардың жоғары оқшаулау қасиеттері мен механикалық беріктігі қозғалтқыштың тиімді жұмысына сенімді кепілдік береді.

Беделді болжамдарға сәйкес, керамикалық субстраттың жаһандық нарығы 2022 жылы 1,13 миллиард доллардан 2029 жылы 4,15 миллиард долларға дейін өседі, бұл 18,23% құрайтын жылдық өсу қарқынын (CAGR) білдіреді. Бұл жылдам өсім электр электроникасының, үшінші буын жартылай өткізгіштерінің және жоғары сапалы жабдықтардың жарылғыш сұранысымен қамтамасыз етіледі. Технологияның қарқынды дамуымен бұл өрістер электронды құрылғылардың өнімділігіне барған сайын жоғары талаптар қояды, керамикалық субстраттарды негізгі материал ретінде маңыздырақ етеді.

2. Негізгі үш субстраттың техникалық профильдері

Керамикалық субстраттардың үлкен тобының ішінде алюминий оксиді (Al₂O₃), алюминий нитриді (AlN) және кремний нитриді (Si₃N₄) ең көрнекті үшеу болып табылады, олардың әрқайсысы бірегей материал қасиеттеріне байланысты әртүрлі қолдану салаларында жарқырайды.

Алюминий тотығы (Al₂O₃) керамикалық субстраттары 60 жылдық индустрияландыру тәжірибесімен, жетілген технологиясымен және салыстырмалы түрде төмен құнымен мақтана алады. Олардың жоғары өндіріс көлемі мен тамаша экономикалық тиімділігі оларға төменнен орташаға дейінгі нарықтың едәуір бөлігін иеленуге мүмкіндік берді. Смартфондар мен планшеттер сияқты жалпы тұрмыстық электроника саласында алюминий тотығы керамикалық субстраттар тұрақты өнімділігімен және қол жетімді бағасымен кең ауқымды өндірістің талаптарын қанағаттандырады. Дегенмен, электронды өнімдер миниатюризацияға, жоғары жиілікке және жоғары қуатқа қарай дамып келе жатқанда, алюминий тотығы керамикалық негіздердің салыстырмалы түрде төмен жылу өткізгіштігі барған сайын айқын бола бастады, бұл жоғары деңгейлі қолданбалардың қатаң жылуды тарату талаптарын қанағаттандыруды қиындатады.

Алюминий нитриді (AlN) керамикалық субстраттар200-ден 270 Вт/(м·К) дейінгі жоғары жылу өткізгіштігімен ерекшеленеді, бұл алюминий тотығынан 4-7 есе көп. Бұл сипаттама алюминий нитридін 5G базалық станцияларындағы қуат күшейткіштері және жоғары қуатты жарықдиодты жарықтандыру сияқты жоғары қуатты қолданбалар үшін таңдаулы таңдау жасайды. 5G базалық станцияларында алюминий нитридті керамикалық субстраттар қуат күшейткіші шығаратын жылуды жылдам таратады, жоғары жиілікті және жоғары қуат жағдайында жабдықтың тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді, байланыс сапасы мен тиімділігін тиімді арттырады. Сонымен қатар, алюминий нитриді жоғары механикалық беріктікке және жақсы коррозияға төзімділікке ие, бұл оны ең перспективалы жоғары жылу өткізгіштік керамикалық материал деп санайды. Дегенмен, алюминий нитриді материалдарын өндіру қазіргі уақытта күрделі, жоғары өндірістік шығындармен және ауқымды жаппай өндірістегі қиындықтармен, оның электронды қаптамада кеңінен қолданылуын айтарлықтай шектейді.

Кремний нитриді (Si₃N₄) керамикалық субстраттар, тамаша жалпы өнімділігімен жоғары сенімділік талаптары бар озық салаларда пайда болады. Иілу беріктігі 800 МПа асатын кремний нитриді ең берік керамикалық материалдардың бірі болып табылады, ол субстратқа механикалық соққыға, дірілге және термиялық соққыға ерекше төзімділік береді, бұл күрделі орнату және жұмыс орталарында сынуға бейімділігін азайтады. Бір мезгілде кремний нитридінің термиялық кеңею коэффициенті бар болғаны 3,2 × 10⁻⁶/℃, жартылай өткізгіш чип материалдарымен тамаша үйлесімділік көрсетеді (мысалы, кремний: ~3 × 10⁻⁶/℃, кремний карбиді: ~4⁄⁻r/мөлшерлі түрде), циклдік стресс және модуль сенімділігін арттыру. Аэроғарыш саласында жабдық экстремалды ортада жұмыс істеуі керек; кремний нитриді керамикалық негіздердің жоғары сенімділігі мен тұрақтылығы авионикалық жабдықтың қалыпты жұмыс істеуіне күшті қолдау көрсетеді. Дегенмен, кремний нитридті керамикалық субстраттарды өндірудің жоғары құны және күрделі процестері олардың кейбір шығындарға сезімтал өрістерде қолданылуын шектейді.

Semicorex жоғары сапаны ұсынадыкерамикалық субстраттар. Егер сізде қандай да бір сұрақтар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com