Kerámia NYÁK

A gyakori anyagok közé tartozik az alumínium-oxid (Al₂O₃, 60–96%-os tisztaság), az alumínium-nitrid (AlN) és a berillium-oxid (BeO, amelyet toxicitása miatt fokozatosan felváltanak). A 96%-os alumínium-oxid az alkalmazások több mint 60%-át teszi ki.

Az Al₂O₃ (96%) értéke körülbelül 25 W/m・K, az AlN 170-230 W/m・K, a berillium-oxid (BeO) pedig körülbelül 250 W/m・K.

Alumínium-oxid (6-7 ppm/°C), alumínium-nitrid (4,5 ppm/°C), jóval alacsonyabb, mint az FR4-é 18-22 ppm/°C.

Szobahőmérsékleten az Al₂O₃ szubsztrátok szigetelési ellenállása >10¹⁴Ω, az AlN szubsztrátoknál pedig >10¹³Ω.

A 96%-os alumínium-oxid dielektromos állandója körülbelül 9,8 (1 MHz), az AlN-é pedig körülbelül 8,5 (1 MHz).

Üzemi hőmérséklet: -55 ℃ ~ 300 ℃, rövid ideig ellenáll a 800 ℃-ot meghaladó magas hőmérsékletnek.

Mohs keménysége 6-9, az alumínium-oxid (96%) eléri a 7-es szintet, nagy feldolgozási nehézségekkel.

Az Al₂O₃ (96%) körülbelül 3,85 g/cm³, az AlN pedig körülbelül 3,26 g/cm³.

Alacsony dielektromos veszteség (tanδ

Vízfelvételi arány

Vastagréteges eljárás (szitanyomás), vékonyréteges eljárás (porlasztás/párologtatás), együttégetési eljárás (HTCC/LTCC) stb.

A HTCC szinterelési hőmérséklete 1500-1600 ℃, az LTCC 850-900 ℃; Az LTCC magasabb költséggel integrálhat passzív alkatrészeket.

A vékonyréteg-eljárással 10 μm/10 μm vonalszélesség/távolság érhető el, míg a vastagréteg-eljárással körülbelül 100 μm/100 μm.

Lézeres fúrás esetén a minimális furatátmérő 50 μm, mechanikus fúrás esetén pedig 100 μm.

Közvetlen rézkötés (DBC), aktív fémforrasztás (AMB), vastagrétegű nyomtatás.

A rézréteg vastagsága általában 0,1-0,3 mm, maximum 0,5 mm.

Kötési szilárdság >25N/mm, a termikus ciklusidők meghaladják az 1000-szeres határokat (-40℃~150℃).

Vékonyréteg-eljárás Ra

Lézervágás, kockázás, mechanikus vágás. A lézervágás pontossága ±25 μm.

A vékonyréteg-eljárás hozama körülbelül 85–90%, a vastagréteg-eljárásé pedig körülbelül 90–95%.

Kerülje a hegyesszögű kialakítást, a ≥0,2 mm-es lekerekítési sugarat; hőelvezető furatokat kell kialakítani a koncentrált hőfeszültségnek kitett területeken.

A flip-chip kötés, a huzalkötés, az eutektikus hegesztés stb. révén a flip-chip kötés hőállósága akár 0,5 ℃/W is lehet.

5G bázisállomások (jelveszteség

Csökkentse a hőállóságot. Az AlN szubsztrátok használata IGBT modulokban 1,5 ℃/W-ra csökkentheti a hőállóságot.

Motorvezérlő egységekben (ECU) használható, kiváló magas hőmérséklet- és rezgésállósággal.

Nagy teljesítményű LED hőelvezető aljzatok, amelyek hőállósága 3 ℃/W alá csökkenthető.

10 ℃-os hőmérséklet-emelkedés alatt 1 unciás rézfólia esetén az 1 mm-es vonalvastagság körülbelül 2 A áramot képes átvinni.

Együttes égetési folyamatokon keresztül egymásra rakva az LTCC legfeljebb több mint 100 réteget képes elérni.

Az Al₂O₃ (96%) hajlítószilárdsága >300 MPa, az AlN-é pedig >350 MPa.

Sugárállóság (10⁶Gy dózist is kibír), könnyű (sűrűsége körülbelül 1/3-a a fémfelületek sűrűségének).

Hőciklus-teszt (-40 ℃~125 ℃, 1000 alkalommal), nedves hőteszt (85 ℃/85% relatív páratartalom, 1000 óra).

A fémréteg repedése (az Al₂O₃ DBC hordozó meghibásodási ciklusideje körülbelül 500-800).

Az 1 mm vastagság ≥5 kV-ot, a részleges kisülés kezdeti feszültsége >2 kV lehet.

Ragasztószalag leválási teszt (3M 610 szalag), nincs fémréteg leválás.

Normál munkakörülmények között több mint 10 évet is elérhet, magas hőmérsékletű és magas páratartalmú környezetben pedig 5 évre lerövidül.

Röntgen-detektáló, ultrahangos pásztázó mikroszkóp (C-SAM), akár 10 μm felbontással.

Szinuszos rezgés 5-2000Hz, gyorsulás 5g, 2 órán át repedések nélkül.

96 órás sópermet-teszt (5%-os NaCl-oldat), a fémréteg korróziója nem észlelhető.

Emberi testmodell (HBM) >2kV, gépmodell (MM) >200V.

-40℃~150℃, konverziós idő

A kerámia hordozók költsége 5-10-szerese az FR4-nek, főként az összetett anyagok és folyamatok miatt.

Tömegtermelés, folyamatok optimalizálása (például vastag film használata vékony film helyett), alacsony költségű anyagok kiválasztása (például 60%-os alumínium-oxid).

Jobb szigetelési teljesítmény (a fémfelületekhez szigetelőrétegekre van szükség), és a hőtágulási együttható jobban illeszkedik a forgácsokhoz.

Alumínium-oxid (60%)

Anyagtípus, a folyamat összetettsége, a rétegek száma, a méret, a rendelési mennyiség.

Merev-flex eljárással érhető el, 20-30%-os költségnövekedéssel.

A teljes költség körülbelül 15-20%-át teszi ki, és a hozam javulása jelentősen csökkentheti ezt.

Amikor a rendelési mennyiség meghaladja az 5000 darabot, az egységár jelentősen csökken.

Hosszú fejlesztési ciklus (3-6 hónap), magas formaköltség (kb. 50 000-100 000 jüan).

Az AlN szubsztrátok hőelvezetési teljesítménye háromszorosa az alumínium alapú NYÁK-okénak, de a költség négyszerese.

Csavarokkal rögzítve vagy hővezető ragasztóval ragasztva (hőállóság

Reflow forrasztási csúcshőmérséklet: 240-260 ℃, időtartam

Újragyakorolható, de a magas hőmérséklet a kerámia repedését okozhatja, körülbelül 70%-os sikerességi aránnyal.

Tisztítsa IPA (izopropil-alkohol) ultrahangos tisztítással

Tartsa a működési környezet páratartalmát 40%-60% között, és viseljen antisztatikus csuklópántokat.

Válasszon hasonló hőtágulási együtthatójú anyagokat, és töltse ki a réseket hővezető szilikonzsírral.

Nem ajánlott, mivel a hőhatás a kerámia repedését okozhatja.

M3-as csavarok meghúzási nyomatéka: 0,8-1,2 N·m a feszültségkoncentráció elkerülése érdekében.

Forró pontok észlelése infravörös hőkamerával, és a csatlakozás ellenőrzése ellenállásvizsgálattal.

Tárolás: páratartalom

IPC-6012 (Merev nyomtatott kártyák teljesítményspecifikációja), MIL-P-55110 (Katonai szabvány).

UL tanúsítvány (lángálló), RoHS tanúsítvány (veszélyes anyagoktól mentes), ISO 9001.

Megfelel a MIL-STD-810G környezeti tesztelésnek, amely szigorú rezgés- és ütésállósági követelményeket tartalmaz.

AEC-Q100 (chipek) és AEC-Q200 (passzív alkatrészek) tanúsítványok szükségesek.

Megfelel az EU REACH előírásainak, amelyek korlátozzák az olyan veszélyes anyagok használatát, mint az ólom és a kadmium.

UL 94 V-0 minősítés (nincs lángterjedés), oxigénindex >30%.

Tartsa be az ISO 13485 orvostechnikai eszközök minőségirányítási rendszerét.

AS9100 repülőgépipari minőségirányítási rendszer tanúsítvány szükséges.

Megfelel az EN 55032 elektromágneses sugárzási szabványnak, vezetett kibocsátás

Harmadik fél által kibocsátott tanúsító testületek: SGS, TÜV, Intertek.

Vizsgálja meg a kötési folyamatot (pl. DBC rézfólia oxidáció) és kezelje újra a felületet.

A kisebb repedéseket epoxigyantával kell kitölteni; súlyos repedések esetén cserélje ki az aljzatot.

Állítsa be a forrasztási hőmérsékletprofilt és szabályozza a fluxus aktivitását (RA fokozat).

Optimalizálja a vezetékezést, használjon alacsony dielektromos állandójú anyagokat, és adjon hozzá földelő rétegeket.

Vizsgálja meg a hővezetési útvonalakat és tesztelje a hőellenállást (célérték

Egyenetlen szinterelési folyamat vagy elégtelen hőfeszültség-mentesítés; optimalizálja a gyártási folyamatot.

Plazmával tisztítsa meg a szerves maradványokat.

Szigetelési ellenállás vizsgálata (1000 V DC) a szivárgási pontok beazonosítására.

Erősítse meg a védőbevonatokat (pl. nikkel-aranyozás) és kerülje a korrozív gázokat.

Növelje az aljzat vastagságát (≥0,5 mm) és optimalizálja a sarkok kialakítását.

Vékonyítás (

Szilícium-nitrid (Si₃N₄), magas hővezető képességgel (100 W/m·K) és szilárdsággal.

A kerámia 3D nyomtatás komplex hőelvezető struktúrákat valósított meg 50 μm pontossággal.

Optimalizálja a hőeloszlást szimulációs algoritmusok segítségével, ami 30%-kal lerövidíti a tervezési ciklust.

SiC teljesítménymodulokban használják, amelyek éves piaci növekedési üteme meghaladja a 20%-ot.

Az alacsony dielektromos veszteség kielégíti a nagyfrekvenciás kommunikációs igényeket, a kereslet pedig várhatóan 50%-kal fog növekedni 2025-re.

A vízbázisú vastagrétegű paszták helyettesítik a szerves oldószereket a VOC-kibocsátás csökkentése érdekében.

Nehézségek a hőtágulási együtthatók egyeztetésében, ami pufferréteg-anyagokat igényel.

Az EUV litográfia 10 nm-es szintű áramköröket ér el, amelyek jelenleg laboratóriumi stádiumban vannak.

Az alacsony hőmérsékleten mutatott nagy stabilitás hordozókká teheti őket kvantumchipekhez.

Maximális hőmérséklet-tűrés: 800 ℃, magas hőmérsékletű fémbevonatú anyagokat igényel (pl. molibdén-mangán módszer).

100 MPa nyomásnak ellenáll, és IP68-as védelmet biztosít a tokozásnak köszönhetően.

Használjon sugárzásálló kerámiákat (pl. szilícium-karbid) a neutronsugárzás árnyékolására.

Szabályozza a karakterisztikus impedanciát (50Ω) és csökkentse a dielektromos veszteséget (tanδ

Akár 100 W/cm² hőáram-sűrűségű mikrocsatornás hőelvezető struktúrákat alkalmazzon.

Felületi passziválás szükséges, az ISO 10993 biológiai vizsgálati szabványnak megfelelően.

Magas hőmérséklet-állóság és szigetelés, ami 1-2%-kal javítja a rendszer hatékonyságát.

Megfelel a nagyfeszültségű egyenáramú (HVDC) szigetelési követelményeknek, feszültségtűrés ≥10kV.

Használjon ütéscsillapító konzolokat, és kerülje a külső gerjesztő frekvenciákat a természetes frekvencia érdekében.

Integrálható MEMS chipekkel a miniatürizálás és az alacsony fogyasztású kialakítás érdekében