Série de substrats en céramique - Introduction aux matériaux de substrat en céramique
Substrats céramiquessont des matériaux couramment utilisés dans les emballages électroniques, servant de base de support aux composants électroniques. Par rapport aux matériaux courants tels que les métaux et les composites plastiques, les substrats céramiques possèdent les caractéristiques suivantes :
1.Excellente isolation et haute fiabilité.
2. Faible constante diélectrique et bonnes caractéristiques haute fréquence.
3. Faible coefficient de dilatation thermique et faible décalage thermique.
4. Haute conductivité thermique.
Actuellement, plusieurs matériaux de substrat céramique électronique couramment utilisés comprennent l'alumine (Al2O3), le nitrure d'aluminium (AlN) et le nitrure de silicium (Si3N4). En raison des excellentes propriétés des substrats céramiques électroniques, ils sont largement utilisés dans des domaines tels que l'électronique, l'optoélectronique, les télécommunications, l'aérospatiale, entre autres :
Les substrats céramiques d'alumine sont les substrats céramiques les plus couramment utilisés en raison de leur bonne isolation, de leur stabilité chimique, de leurs propriétés mécaniques et de leur faible coût. Cependant, en raison de la conductivité thermique relativement faible des substrats en alumine et de la mauvaise adaptation du coefficient de dilatation thermique à celui du silicium, les perspectives d'application des matériaux en alumine dans les boîtiers de modules haute puissance ne sont pas optimistes.Ils sont principalement utilisés dans les secteurs de puissance moyenne à faible, tels que l'électronique de puissance à usage général, le photovoltaïque concentré, les modules semi-conducteurs automobiles, etc.
Les substrats en nitrure d'aluminium sont fabriqués à partir de céramiques de nitrure d'aluminium à haute conductivité thermique, avec une conductivité thermique pouvant atteindre 170 W/mk, la plus élevée parmi tous nos matériaux céramiques. De plus, le coefficient de dilatation thermique de l'AlN s'adapte bien à celui des semi-conducteurs comme le Si, le SiC et le GaAs, réduisant ainsi efficacement les contraintes internes au sein des modules.Cependant, en raison du coût élevé de production du nitrure d'aluminium par rapport à l'alumine, il est principalement utilisé dans les industries haut de gamme, telles que les dispositifs semi-conducteurs de haute puissance, les circuits intégrés à grande échelle, les dissipateurs thermiques à LED haute puissance, etc.
Comparées à l'alumine et au nitrure d'aluminium, les céramiques au nitrure de silicium présentent des propriétés mécaniques supérieures. Ils présentent également une conductivité thermique élevée, un excellent rayonnement thermique, une résistance aux cycles thermiques et une fiabilité. L'utilisation de substrats céramiques en nitrure de silicium garantit que les cartes de circuits imprimés possèdent une résistance à la flexion, une résistance à la flexion, aux chocs thermiques et une conductivité thermique significatives, garantissant ainsi la fiabilité des modules haute puissance pendant le fonctionnement.Les substrats céramiques de nitrure de silicium sont plus adaptés aux applications présentant des vibrations mécaniques importantes, des chocs thermiques, des surtensions importantes et des exigences élevées en matière de fiabilité et de stabilité élevées, telles que l'aérospatiale, le transport ferroviaire, les véhicules électriques, les onduleurs photovoltaïques, les réseaux intelligents, etc.
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