بسترهای سرامیکی: Al2O3، AlN، Si3N4

1. ماموریت اصلی زیرلایه های سرامیکی

در طرح بزرگ صنعت الکترونیک مدرن، بسترهای سرامیکی، اگرچه اغلب در پشت صحنه پنهان می شوند، نقشی بی بدیل و حیاتی دارند. از انتقال سیگنال با فرکانس بالا در ایستگاه‌های پایه 5G تا کنترل‌کننده‌های موتور در وسایل نقلیه با انرژی جدید، و لایه بسته‌بندی هسته نیمه‌رسانای‌های قدرت، بسترهای سرامیکی به‌طور ثابت در هسته دستگاه‌های الکترونیکی باقی می‌مانند و در سکوت مأموریت دوگانه «ستون فقرات اتلاف گرما» و «نگهبان عایق» را بر عهده می‌گیرند.

با در نظر گرفتن ایستگاه های پایه 5G به عنوان مثال، آنها مقدار زیادی گرما را در حین کار تولید می کنند. اگر این گرما نتواند به موقع دفع شود، عملکرد تجهیزات به طور قابل توجهی کاهش می یابد یا حتی باعث اختلال در عملکرد می شود. بسترهای سرامیکی، با هدایت حرارتی عالی خود، می توانند به سرعت گرما را از بین ببرند و عملکرد پایدار ایستگاه پایه را تضمین کنند. در کنترل‌کننده‌های موتور وسایل نقلیه با انرژی جدید، بسترهای سرامیکی نه تنها باید در محیط‌های با دمای بالا مقاومت کنند، بلکه باید در برابر آزمایش‌های ولتاژ و جریان بالا نیز مقاومت کنند. خواص عایق برتر و استحکام مکانیکی آنها تضمین قابل اعتمادی برای عملکرد کارآمد موتور است.

بر اساس پیش‌بینی‌های معتبر، پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی بستر سرامیکی از 1.13 میلیارد دلار در سال 2022 به 4.15 میلیارد دلار در سال 2029 افزایش یابد که نشان‌دهنده نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) 18.23 درصد است. این رشد سریع ناشی از تقاضای انفجاری الکترونیک قدرت، نیمه هادی های نسل سوم و تجهیزات پیشرفته است. با توسعه سریع فناوری، این زمینه ها به طور فزاینده ای تقاضاهای بیشتری را در مورد عملکرد دستگاه های الکترونیکی ایجاد می کنند و باعث می شوند که بسترهای سرامیکی به عنوان یک ماده کلیدی اهمیت فزاینده ای داشته باشند.

2. مشخصات فنی سه بستر اصلی

در میان خانواده بزرگ زیرلایه‌های سرامیکی، آلومینا (Al2O3)، نیترید آلومینیوم (AlN) و نیترید سیلیکون (Si3N4) سه برجسته‌ترین آنها هستند که هر کدام به دلیل خواص مواد منحصر به فرد خود در زمینه‌های مختلف کاربرد درخشانی دارند.

زیرلایه های سرامیکی آلومینا (Al2O3) دارای 60 سال تجربه صنعتی شدن، فناوری بالغ و هزینه نسبتاً کم هستند. حجم تولید بالا و مقرون به صرفه بودن فوق العاده به آنها اجازه داده است که سهم قابل توجهی از بازار رده پایین تا متوسط ​​را به خود اختصاص دهند. در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی عمومی، مانند گوشی های هوشمند و تبلت ها، بسترهای سرامیکی آلومینا با عملکرد پایدار و قیمت مقرون به صرفه، نیازهای تولید در مقیاس بزرگ را برآورده می کنند. با این حال، همانطور که محصولات الکترونیکی به سمت کوچک سازی، فرکانس بالا و توان بالا توسعه می یابند، رسانایی حرارتی نسبتاً پایین زیرلایه های سرامیکی آلومینا به طور فزاینده ای آشکار می شود و برآوردن الزامات اتلاف گرما سختگیرانه در برنامه های کاربردی پیشرفته را دشوار می کند.

زیرلایه های سرامیکی نیترید آلومینیوم (AlN).به دلیل رسانایی حرارتی برترشان، بین 200 تا 270 وات/(m·K) که 4 تا 7 برابر آلومینا است، برجسته هستند. این ویژگی، نیترید آلومینیوم را به انتخاب ارجح برای کاربردهای پرقدرت، مانند تقویت‌کننده‌های برق در ایستگاه‌های پایه 5G و روشنایی LED پرقدرت تبدیل می‌کند. در ایستگاه‌های پایه 5G، زیرلایه‌های سرامیکی نیترید آلومینیوم می‌توانند به سرعت گرمای تولید شده توسط تقویت‌کننده قدرت را از بین ببرند و عملکرد پایدار تجهیزات را در شرایط فرکانس بالا و توان بالا تضمین کنند و به طور موثر کیفیت و کارایی ارتباط را بهبود بخشند. علاوه بر این، نیترید آلومینیوم همچنین دارای استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب است، و آن را به عنوان امیدوارکننده ترین ماده سرامیکی با هدایت حرارتی بالا در نظر می گیرد. با این حال، ساخت مواد نیترید آلومینیوم در حال حاضر چالش برانگیز است، با هزینه های تولید بالا و مشکلات در تولید انبوه در مقیاس بزرگ، که به طور قابل توجهی کاربرد گسترده آن را در بسته بندی الکترونیکی محدود می کند.

زیرلایه های سرامیکی نیترید سیلیکون (Si3N4).با عملکرد کلی عالی خود، در زمینه های پیشرفته با الزامات قابلیت اطمینان بالا در حال ظهور هستند. با مقاومت خمشی بیش از 800 مگاپاسکال، نیترید سیلیکون یکی از قوی‌ترین مواد سرامیکی شناخته شده است که به زیرلایه مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر شوک مکانیکی، لرزش و شوک حرارتی می‌دهد و آن را کمتر در معرض شکستگی در محیط‌های پیچیده نصب و عملیات قرار می‌دهد. به طور همزمان، نیترید سیلیکون دارای ضریب انبساط حرارتی پایین تنها 3.2 × 10-6/℃ است، که سازگاری عالی با مواد تراشه نیمه هادی (مانند سیلیکون: ~3 × 10-6/℃، سیلیکون کاربید 1~4 × 10-4: به طور قابل توجهی تنش چرخه حرارتی را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان ماژول را بهبود می بخشد. در زمینه هوافضا، تجهیزات باید در محیط های شدید عمل کنند. قابلیت اطمینان و پایداری بالای بسترهای سرامیکی نیترید سیلیکون پشتیبانی قوی برای عملکرد عادی تجهیزات اویونیک فراهم می کند. با این حال، هزینه ساخت بالا و فرآیندهای پیچیده زیرلایه های سرامیکی نیترید سیلیکون، کاربرد آنها را در برخی زمینه های حساس به هزینه محدود می کند.

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدبسترهای سرامیکی. اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com