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Keramiksubstrat bezieht sich auf eine spezielle Prozessplatte, bei der Kupferfolie direkt mit der Oberfläche von Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramiksubstrat bei hohen Temperaturen verbunden wird. Das ultradünne Verbundsubstrat hat eine ausgezeichnete elektrische Isolationsleistung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine ausgezeichnete Lötleistung und eine hohe Haftfestigkeit. Es kann auch verschiedene Muster wie eine Leiterplatte ätzen und hat eine große Stromtragfähigkeit. Daher sind keramische Substrate zum Grundmaterial für Hochleistungs-Elektronik-Schaltungsstrukturtechnologie und Verbindungstechnik geworden.
Arten von keramischen Substraten
1-Aluminiumoxid-Keramiksubstrat
Aluminiumoxid-Keramiksubstrat bezieht sich im Allgemeinen auf ein keramisches Substratmaterial mit Aluminiumoxid als Hauptrohstoff, hauptsächlich bestehend aus Aluminiumoxid-Kristallphase. Der Gehalt an Aluminiumoxid macht mehr als 75% der verschiedenen Arten von Keramik aus. Es hat eine reiche Quelle von Rohstoffen, niedrige Kosten, hohe mechanische Festigkeit und Härte, gute Isolationsleistung und Vorteile wie gute Wärmeschockleistung, chemische Korrosionsbeständigkeit, hohe Maßgenauigkeit und gute Haftung zu Metall. Es ist ein keramisches Substratmaterial mit guter umfassender Leistung. Aluminiumoxid-Keramiksubstrate sind in der Elektronikindustrie weit verbreitet und machen 90% der gesamten keramischen Substratmenge aus und sind zu einem unverzichtbaren Material in der Elektronikindustrie geworden.
Aluminiumoxidsubstrat ist das am häufigsten verwendete Substratmaterial in der Elektronikindustrie, da es im Vergleich zu den meisten anderen Oxidkeramiken hinsichtlich mechanischer, thermischer und elektrischer Eigenschaften eine hohe Festigkeit und chemische Stabilität aufweist und eine reiche Rohstoffquelle hat. Es eignet sich für verschiedene technologische Herstellung und verschiedene Formen.
2. Keramisches Substrat aus Aluminiumnitrid
Aluminiumnitrid keramisches Substrat ist eine neue Art von Substratmaterial. Die Gitterkonstanten von Aluminiumnitridkristallen sind a=0.3110nm, c=0.4890nm, hexagonales Kristallsystem, basierend auf der tetraedrischen Struktureinheit von Aluminiumnitrid, das eine kovalente Bindungsverbindung von Zinkerz ist. Es hat eine Reihe ausgezeichneter Eigenschaften wie gute Wärmeleitfähigkeit, zuverlässige elektrische Isolierung, niedrige dielektrische Konstante und Verlust, ungiftig, Es wird als ideales Material für die neue Generation von hochintegrierten Halbleitersubstraten und elektronischen Verpackungen angesehen.
3. Keramisches Substrat aus Siliziumnitrid
Siliziumnitrid hat drei Kristallstrukturen, von denen die häufigste Form eine sechseckige Struktur ist. Siliziumnitrid hat viele ausgezeichnete Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Festigkeit, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, gute Oxidationsbeständigkeit, gute thermische Korrosionsleistung und niedrigen Reibungskoeffizienten. Die theoretische Wärmeleitfähigkeit von einkristalligem Siliziumnitrid ist bis zu 400W/(m.k), das das Potenzial hat, ein Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu werden. Darüber hinaus beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Siliziumnitrid etwa 3.0x10-6 â, der eine gute Kompatibilität mit Materialien wie Si, SiC, GaAs usw. aufweist, wodurch Siliziumnitrid-Keramiksubstrat ein sehr attraktives hochfestes und hochwärmeleitfähiges elektronisches Gerätesubstrat ist.
4. Keramisches Substrat aus Siliziumkarbid
Keramiksubstrate aus Siliziumkarbid haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die von 100W/(m? k) bis 400W/(m? k) bei hohen Temperaturen reicht, die 13-mal höher als Aluminiumoxid ist. Gute Oxidationsbeständigkeit, Zersetzungstemperatur über 2500 â, kann immer noch in einer Oxidationsatmosphäre von 1600 â verwendet werden und hat eine gute elektrische Isolierung. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist niedriger als der von Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid. Keramiksubstrate aus Siliziumkarbid weisen starke kovalente Bindungseigenschaften auf und sind schwer zu sintern. Normalerweise wird eine kleine Menge Bor oder Aluminiumoxid als Sinterhilfe hinzugefügt, um die Dichte zu erhöhen. Experimente haben gezeigt, dass Beryllium, Bor, Aluminium und ihre Verbindungen die effektivsten Additive sind, die die Dichte von SiC-Keramik auf über 98%.
Die wichtigsten keramischen Substrate werden häufig in elektronischen Verpackungen verwendet. Verglichen mit Kunststoff- und Metallsubstraten haben keramische Substrate folgende Vorteile:
1) Gute Isolationslinearität und hohe Zuverlässigkeit.
2) Niedriger dielektrischer Koeffizient und gute Hochfrequenzleistung.
3) Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hoher Wärmeleitfähigkeitskoeffizient.
4) Gute Luftdichtigkeit, stabile chemische Leistung und starke schützende Wirkung auf elektronische Systeme.
Das keramische Substrat eignet sich für Verpackungen von Produkten mit hoher Zuverlässigkeit, hoher Frequenz, Hochtemperaturbeständigkeit und Luftdichtigkeit in der Luftfahrt, Luft- und Raumfahrt und Militärtechnik. Subminiature SMD elektronische Komponenten sind weit verbreitet in Bereichen wie Mobilkommunikation, Computer, Haushaltsgeräte und Automobilelektronik, und ihre Trägermaterialien sind oft auf keramischen Substraten gekapselt.
Der Kernvorteil von keramischen Substraten ist starke mechanische Belastung und stabile Form; Hohe Festigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe Isolierung; Starke Haftung und Korrosionsbeständigkeit; Hat ausgezeichnete thermische Zyklusleistung; Hohe Zuverlässigkeit.
