Керамические основы: Al₂O₃, AlN, Si₃N₄.

1. Основная миссия керамических подложек

В грандиозной схеме современной электронной промышленности керамические подложки, хотя и часто скрытые, играют незаменимую и решающую роль. От передачи высокочастотного сигнала в базовых станциях 5G до контроллеров двигателей в транспортных средствах на новой энергии и основного слоя силовых полупроводников — керамические подложки неизменно остаются в основе электронных устройств, незаметно выполняя двойную миссию: «магистраль рассеивания тепла» и «защитник изоляции».

Если взять в качестве примера базовые станции 5G, то во время работы они выделяют большое количество тепла. Если это тепло не удастся вовремя рассеять, производительность оборудования значительно ухудшится или даже станет причиной неисправности. Керамические подложки благодаря своей превосходной теплопроводности способны быстро отводить тепло, обеспечивая стабильную работу базовой станции. В контроллерах двигателей транспортных средств на новой энергии керамические подложки должны выдерживать не только высокотемпературные условия, но и испытания высоким напряжением и сильным током. Их превосходные изоляционные свойства и механическая прочность обеспечивают надежную гарантию эффективной работы двигателя.

Согласно авторитетным прогнозам, мировой рынок керамических подложек вырастет с 1,13 млрд долларов в 2022 году до 4,15 млрд долларов в 2029 году, что представляет собой совокупный годовой темп роста (CAGR) 18,23%. Этот быстрый рост обусловлен взрывным спросом со стороны силовой электроники, полупроводников третьего поколения и высокотехнологичного оборудования. С быстрым развитием технологий эти области предъявляют все более высокие требования к характеристикам электронных устройств, что делает керамические подложки как ключевой материал все более важными.

2. Технические характеристики трех основных субстратов

Среди большого семейства керамических подложек наиболее заметными являются оксид алюминия (Al₂O₃), нитрид алюминия (AlN) и нитрид кремния (Si₃N₄), каждый из которых ярко проявляется в различных областях применения благодаря своим уникальным свойствам материала.

Керамические подложки из оксида алюминия (Al₂O₃) могут похвастаться 60-летним опытом индустриализации, отработанной технологией и относительно низкой стоимостью. Их высокий объем производства и выдающаяся экономическая эффективность позволили им занять значительную долю рынка товаров среднего и низкого ценового сегмента. В области бытовой электроники общего назначения, такой как смартфоны и планшеты, керамические подложки из оксида алюминия отвечают требованиям крупномасштабного производства благодаря своей стабильной производительности и доступной цене. Однако по мере того, как электронные продукты развиваются в направлении миниатюризации, высокой частоты и высокой мощности, относительно низкая теплопроводность керамических подложек из оксида алюминия становится все более очевидной, что затрудняет удовлетворение строгих требований к рассеиванию тепла в высокопроизводительных приложениях.

Керамические подложки из нитрида алюминия (AlN)выделяются своей превосходной теплопроводностью: от 200 до 270 Вт/(м·К), что в 4–7 раз выше, чем у оксида алюминия. Эта характеристика делает нитрид алюминия предпочтительным выбором для применений с высокой мощностью, таких как усилители мощности в базовых станциях 5G и мощное светодиодное освещение. В базовых станциях 5G керамические подложки из нитрида алюминия могут быстро рассеивать тепло, выделяемое усилителем мощности, обеспечивая стабильную работу оборудования в условиях высокой частоты и высокой мощности, эффективно улучшая качество и эффективность связи. Кроме того, нитрид алюминия также обладает высокой механической прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, что делает его наиболее перспективным керамическим материалом с высокой теплопроводностью. Однако изготовление материалов из нитрида алюминия в настоящее время является сложной задачей из-за высоких производственных затрат и трудностей с крупномасштабным массовым производством, что существенно ограничивает его широкое применение в электронной упаковке.

Керамические подложки из нитрида кремния (Si₃N₄), с их превосходными общими характеристиками, появляются в передовых областях с высокими требованиями к надежности. Нитрид кремния с прочностью на изгиб, превышающей 800 МПа, является одним из самых прочных известных керамических материалов, придающим подложке исключительную устойчивость к механическим ударам, вибрации и тепловым ударам, что делает ее менее склонной к поломкам в сложных условиях установки и эксплуатации. В то же время нитрид кремния имеет низкий коэффициент теплового расширения, всего 3,2 × 10⁻⁶/℃, демонстрируя отличную совместимость с материалами полупроводниковых чипов (такими как кремний: ~3 × 10⁻⁶/℃, карбид кремния: ~4 × 10⁻⁶/℃), что значительно снижает нагрузку от термоциклирования и повышает надежность модуля. В аэрокосмической сфере оборудование должно работать в экстремальных условиях; Высокая надежность и стабильность керамических подложек из нитрида кремния обеспечивают надежную поддержку нормальной работы авиационного оборудования. Однако высокая стоимость производства и сложные процессы изготовления керамических подложек из нитрида кремния ограничивают их применение в некоторых чувствительных к затратам областях.

Semicorex предлагает высококачественныекерамические подложки. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com