Série de substrats en céramique - Matériaux pour l'emballage électronique Substrats en céramique
Le processus des puces aux appareils et systèmes est appelé emballage électronique. Les puces ne peuvent devenir des appareils complets avec des caractéristiques distinctives qu'après avoir été conditionnées. Les principales fonctions de l'emballage électronique comprennent la protection mécanique, l'interconnexion électrique, la dissipation de la chaleur et l'adaptation de la chaleur, ainsi que le guidage de la lumière pour réduire la perte de lumière et améliorer l'efficacité lumineuse. Par conséquent, en tant que substrat pour l'emballage des appareils électroniques, il doit avoir une résistance élevée, une conductivité thermique élevée, une bonne résistance à la chaleur, une isolation élevée, une correspondance thermique avec les matériaux des puces, une réflectivité élevée et d'autres propriétés. Actuellement, les matériaux céramiques ont les caractéristiques ci-dessus et ont été largement utilisés dans l'éclairage des semi-conducteurs, les lasers et les communications optiques, l'aérospatiale, l'électronique automobile, le forage en haute mer et d'autres domaines.
Substrats céramiques,également connus sous le nom de cartes de circuits imprimés en céramique, comprennent des substrats en céramique et des couches de circuits métalliques. Les matériaux courants pour les substrats en céramique d'emballage électronique comprennentoxyde d'aluminium (Al2O3),nitrure d'aluminium (AlN),nitrure de silicium (Si3N4), et l'oxyde de béryllium (BeO). Vous trouverez ci-dessous leurs propriétés et caractéristiques techniques.
| ARTICLES | Unité | 96% Al2O3 | 99,6 % Al2O3 | AIN-170 | AIN-190 | Si3N4 |
| Couleur | --- | Blanc | Blanc | Gris clair | Gris clair | Gris foncé |
| Densité | g/cm3 | 3,72 | 3.9 | 3.33 | 3.32 | 3.2 |
| Résistance à la flexion (@25℃) | MPa | 380 | 500 | 382 | 335 | 420 |
| Conductivité thermique (@25℃) | W/MC | >=24 | >=33 | >=170 | >=190 | >=170 |
| Coefficient de dilatation thermique (20-300℃) | 10-6mm/℃ | 6.9 | 6.9 | 2.8 | 2.8 | 4.6 |
| Résistivité électrique (@25℃) | O.Cm | 10 ^ 14 | 10 ^ 14 | 10 ^ 14 | 10 ^ 14 | 10 ^ 14 |
| Constante diélectrique (@1MHz, 25℃) | --- | 9 | 9.9 | 8.56 | 8.56 | 8 |
| Résistance à la rupture | KV/mm | 17 | 17 | 18h45 | 18h45 | 15 |
| Rugosité de surface | Ra(μm) | 0,2-0,4 | 0,2-0,4 | 0,3-0,5 | 0,3-0,5 | 0,2-0,6 |
Mascera'sparamètres principaux pour la production de substrats céramiques
1.Céramique d'oxyde d'aluminium
L'oxyde d'aluminium est généralement constitué de 96 % ou 99,6 % d'oxyde d'aluminium comme substrat céramique, et sa couleur est blanche. Les céramiques d'oxyde d'aluminium présentent les avantages de sources de matières premières riches, d'un prix bas, d'une isolation élevée, d'une résistance à la chaleur, d'une résistance à la corrosion chimique et d'une résistance mécanique élevée. Il s'agit d'un matériau de substrat céramique avec de bonnes performances globales, représentant plus de 80% de la quantité totale de matériaux de substrat céramique. Cependant, en raison de sa conductivité thermique relativement faible et de son coefficient de dilatation thermique élevé, il est généralement utilisé dans l'électronique automobile, l'éclairage à semi-conducteurs, les équipements électriques et d'autres domaines.
2.Céramique de nitrure d'aluminium
Le nitrure d'aluminium est gris clair et appartient au système cristallin hexagonal. C'est un composé covalent avec l'unité de structure zincblende d'AlN4. Cette structure détermine ses excellentes propriétés thermiques, électriques et mécaniques. La conductivité thermique des céramiques de nitrure d'aluminium est de 6 à 8 fois supérieure à celle des céramiques d'oxyde d'aluminium, mais le coefficient de dilatation thermique n'est que de 50 %. De plus, il a une résistance d'isolation élevée, une faible constante diélectrique et une bonne résistance à la corrosion. À l'exception de son coût plus élevé, les performances globales de la céramique de nitrure d'aluminium sont supérieures à celles de la céramique d'oxyde d'aluminium, ce qui en fait un matériau de substrat d'emballage électronique idéal, particulièrement adapté aux domaines ayant des exigences élevées en matière de conductivité thermique.
3.Céramique nitrure de silicium
Si3N4 a trois structures cristallines, à savoir la phase α, la phase β et la phase γ (où les phases α et β sont les plus courantes), qui ont toutes une structure hexagonale et le substrat est de couleur gris foncé. Il présente les avantages d'une dureté élevée, d'une résistance élevée, d'un faible coefficient de dilatation thermique et d'une résistance élevée à la corrosion. En raison de la structure cristalline complexe de la céramique Si3N4, les premières recherches pensaient que sa conductivité thermique était faible en raison de la diffusion importante des phonons. Cependant, grâce à des recherches approfondies et à l'optimisation des processus, la conductivité thermique de la céramique de nitrure de silicium s'est continuellement améliorée et a maintenant dépassé 177 W/(m·K). Parmi les matériaux céramiques pouvant être utilisés comme matériaux de substrat, la céramique Si3N4 présente la résistance à la flexion la plus élevée et une bonne résistance à l'usure, ce qui en fait le meilleur matériau céramique en termes de propriétés mécaniques globales. Dans le même temps, son coefficient de dilatation thermique est le plus faible, ce qui en fait un matériau de substrat d'emballage très prometteur pour les dispositifs de puissance. Cependant, son processus de préparation est complexe et son coût est élevé, ce qui le rend adapté aux applications dans des domaines où les exigences de résistance sont élevées.
4. Céramique d'oxyde de béryllium
BeO a une faible densité et une structure de liaison covalente forte de type wurtzite, et la poudre et le substrat sont blancs. La conductivité thermique de BeO est plusieurs fois supérieure à celle de Al2O3, ce qui le rend adapté aux circuits de haute puissance et possède de bonnes propriétés globales. Cependant, en raison de la toxicité de la poudre de BeO, il existe des problèmes environnementaux et elle ne peut pas être produite dans de nombreux pays. La température de frittage de BeO peut atteindre plus de 1900°C, ce qui rend le coût de production élevé ; la conductivité thermique du BeO diminue avec l'augmentation de la température, ce qui limite la promotion et l'application de l'oxyde de béryllium. Cependant, dans certains dispositifs semi-conducteurs à haute puissance et haute fréquence, équipements électroniques aérospatiaux et communications par satellite,
5.Autres
Outre les matériaux céramiques susmentionnés, le carbure de silicium (SiC), le nitrure de bore (BN) et d'autres peuvent également être utilisés comme matériaux de substrat céramique. Parmi eux, la conductivité thermique du matériau monocristallin céramique SiC peut atteindre 490 W/(m·K) à température ambiante, mais la conductivité thermique du polycristallin SiC n'est que de 67 W/(m·K). De plus, la constante diélectrique du matériau SiC est de 40, soit quatre fois celle de la céramique AlN, ce qui limite son application à haute fréquence. Le matériau BN a de bonnes propriétés globales, mais en tant que matériau de substrat, il ne présente pas d'avantages importants, son prix est élevé et son coefficient de dilatation thermique ne correspond pas à celui des matériaux semi-conducteurs.
Dans l'ensemble, les substrats céramiques jouent un rôle crucial dans l'emballage des appareils électriques et sont des matériaux électroniques clés qui font l'objet de recherches et de développements dans divers pays.Mascara produces high-quality ceramic substrates using alumina, aluminum nitride, and silicon nitride as materials, and has introduced laser equipment on the production line for laser cutting, scribing, and drilling according to customer requirements. The size accuracy is high, the processing speed is fast, and the product stability is good. For surface treatment, polishing or DPC&DBC metallization can also be provided. If you want our quotation, please send us your design or requirement details.
