Materyal û taybetmendiyên substratên seramîk

Bi pêşkeftin û pêşkeftina teknolojiyê re, xebatek heyî, germahiya xebatê û frekansa li cîhazên hêdî hêdî hêdî hêdî dibin. Ji bo ku bicîh bikin ku bi amûrên û cûrbecûr ve girêdayî, pêdiviyên bilind hatine pêşandin ji bo bargirên chip. Substrates seramîk ji ber taybetmendiyên germî yên hêja, taybetmendiyên mîkrobatîk, taybetmendiyên mekanîkî û pêbaweriya bilind, bi berfirehî têne bikar anîn.

Heya niha, materyalên seramîk ên sereke yên ku di substratesên seramîk de têne bikar anîn ev in: Alumina (Al2o3), Aluminium Nitride (Aln), SILICON NITRIDE (SIC), û beryllium û beryllium Oxide (BEO)

Ma terial		Conductivity Germahiya	Purity	(W / km)	ziraviya elektrîkî ya têkildar	a elektronîkî zirav (KV / MM ^ (- 1))	kurteya kurte nt s
al2o3	99%	29	9.7	10	performansa çêtirîn lêçûn, Serîlêdanên berfireh
Aln	99%	150	8.9	15	performansa bilind, lê lêçûna lêçûnê ya
bilind	99%	310	6.4	Powder bi pir toksic, sînorkirî ji bo	bikaranîna
SI3N4	99%	106	9.4	100	Performansa Optimal
SIC	99%	270	40	0.7	Tenê ji bo serlêdanên kêm-frekansê fit e

Ka em taybetmendiyên kurt ên van 5 seramîkên pêşkeftî yên ji bo substrats wiha bibînin:

1. Alumina (Al2o3)

Al2o3 Polycrystals Homojen dikare ji zêdetirî 10 celeb bigihîje, û celebên kristal ên bingehîn wiha ne: α-al2o3, β-al2o3, γ-al2o3 û zta-al2o3. Di nav wan de, α-al2o3 xwedî çalakiya herî hindik e û di nav çar formên bingehîn ên kristal de herî zêde ye, û hucreya yekîneya wê rhomohedronek xalî ye, ku girêdayî pergala kristal hexagonal e. Struktura α-al2o3 teng e, avahiya korikê, dikare li her germahiyan bi rastî hebe; Dema ku germahî digihîje 1000 ~ 1600 ° C, dê varyantên din bi rengek nerazîbûn veguherînin α-al2o3.

Gîha 1: Mîkrojona Crystal ya Al2o3 di bin Sem

Bi zêdebûna parçeya girseyî ya Al2o3 û kêmbûna parçeya girseyî ya qonaxê ya têkildar, dema ku al2o3 mezinbûna girseyî digihîje 99%, dema ku fraksiyona girseyî ye, bi wê re dubare dibe 90%.

Her çend zêdebûna parçeya girseyî ya Al2o3 dikare performansa giştî ya seramîkan baştir bike, ew jî germahiya sinterkirinê ya seramîkan, ku bi neyekser rê dide zêdebûna lêçûnên hilberînê zêde dike.

2. Aluminium Nitride (Aln)

Aln celebek komek e ku bi avahiya Wurtzite re tevlihev e. Hucreya yekîneya wê Aln4 Tetrahedron e, ku ji pergala kristal hexagonal re ye û girêdana kovî ya bihêz heye, ji ber vê yekê xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên hêja û hêzek mezin a bendewar e. Teorîk, dendika wê ya kristal 3,2611g / cm3 e, ji ber vê yekê crystal greamî ya mezin heye, û cilûbergê germê 320w / (m · k) li germahiya odeyê ye, û tevgera germî ya aln Substrate dikare bigihîje 150w / (m · k), ku ji 5 caran ji al2o3 zêdetir e. Koçkirina berfirehkirina germî 3.8 × 10-6 ~ 4.4 × 10-6 / ℃, ku bi hevahengiya berfirehkirina germî ya materyalên çîmentoyê yên semiconductor ên wekî Si, Sic û Gaas re xweş e.

Gîha 2: Powder Aluminium Nitride

Aln seramics ji seramîkên germî yên ji al2o3 re, ku hêdî hêdî seramîkên al2o3 di elektronîkên hêzê yên hêzdar û amûrên din de hewce dike ku hewcedarîyên germê bilind hewce dike, û perspektîfên serlêdana berfireh heye. Aln seramics her weha wekî materyalê bijarte ji bo pencereya veberhênana enerjiyê ji ber amûrên elektronîkî yên valahiyê yên vala ji ber hevahengiya elektronîk a duyemîn a duyemîn.

3. Silicon Nitride (Si3n4)

SI3N4 bi sê strukturên kristal re hevokek girêdandî ye: α-si3n4, β-si3n4, û γ-si3n4. Di nav wan de, α-si3n4 û β-si3n4 formên kristal ên herî gelemperî ne, bi strukturên hexagonal. Conductivery Germal a yek Crystal Si3n4 dikare bigihîje 400w / (m · k). Lêbelê, ji ber veguhestina germê ya Phonon, kêmasiyên lattice yên wekî valahî û discasyonê hene ku bi rastî fonon belav dibin, ji ber vê yekê kiryarên germê yên seramîkên rastîn tenê li ser 20w / (m · k) . Bi xweşbînîkirina prosedur û pêvajoya sinterkirinê, konsepta germî gihîştiye 106w / (m · k). Koeftorê germahiya germî ya SI3N4 li ser 3.0 × 10-6 / C e, ku bi materyalên si3n4 re xweş tê, materyalek si3n4

Gîşe 3: Powder Silicon Nitride

Di nav substratesên seramîk ên heyî de, substrates si3n4 substratesên seramîk ên bi taybetmendiyên hêja, hêzek mezin, berxwedana bilind û aramiya germî, zirara domdar û dielectric kêm, berxwedana berxwedanê û xalîçeyê. Heya niha, ew di pakêtên modulê IGBT de tête favekirin û hêdî hêdî li ser substrates Al2o3 û Aln Ceramîk diguhere.

4.Silicon Carbide (Sic)

Single Crystal SIC wekî materyalê nîvrojê ya nifşê tête zanîn, ku avantajên giyayê mezin ê bandê, voltaja hilweşandî ya bilind, tevgera germî ya bilind û leza saturasyona elektronîkî ya bilind heye.

Bi lêzêdekirina mîqdara piçûk û b2o3 ji sicê re ku berxwedana xwe zêde bikin, û piştre lê zêde bike lê zêde bike additivesên guncanî yên li jor. Conductivery germî ya seramîkên sic bi paqijiya cûda ya ku ji hêla rêbazên cûda yên sintering û additives ve hatî amadekirin 100 ~ 490w / (m · k) li germahiya odeyê ye. Ji ber ku sererastên dielectric ên sererastên sic pir mezin e, ew tenê ji bo serlêdanên kêm-frekansê maqûl e, û ji bo serlêdanên dubare yên ne guncan e.

5. Beryllia (beo)

Beo struktura Wurtzite ye û hucreyê pergala kristîk a Kubîk e. Conductivery wê pir zêde pir e, beşa girseyî ya 99% beo sererastkirin, pêkanîna germê (konseptiviya germî) dikare bigihîje 310w / (m · k) Ne tenê xwedan kapasîteya veguhastina germê ya pir bilind e, lê di heman demê de windahiyek domdar û îlîter û xwedan mekanîk û taybetmendiyên mekanîkî jî hene, di serîlêdana amûrên hêzê de û derdorên ku hewcedariyên germbûna bilind hewce ne hewce ne.

Gîşe 5: Struktura kristal ya beryllia

Conductivery Germahiya bilind û taybetmendiyên winda yên BEO ji hêla materyalên seramîk ên din ve ewqas bêhempa ne, lê BEO jî kêmneteweyên pir eşkere ye, û pîvaza wê pir zêde toksîk e.

Heya niha, materyalên substrate yên seramîk ên bi gelemperî bi piranî AL2O3, Aln û Si3n4 in. Substratesa seramîk ku ji hêla teknolojiya LTCC ve hatî çêkirin dikare pêkhatên pasîf ên mîna berxwedêr, kapasîteyên û inductors di nav strukturên sê-alî de bicîh bikin. Berevajî hevgirtina nîvserî, ku amûrên çalak in, LTCC xwedan kapasîteyên wiring ên navbeynkariyê yên 3D hene.