Специальные схема - Керамическая подложка из нитрида алюминия

Почему мы используем печатную плату на основе керамики из нитрида алюминия AlN?

В настоящее время высокомощными материалами для микросхем, как правило, являются глинозем или BeO-керамика. Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики BeO в целом, его недостатки, такие как высокая стоимость производства и высокая токсичность, ограничивают его применение и продвижение.Однако теплопроводность матрицы Al2O3 низкая, а коэффициент теплового расширения не соответствует коэффициенту теплового расширения Si.Производительность, стоимость и защита окружающей среды не могут соответствовать требованиям, предъявляемым к мощному электронному оборудованию. Керамическая печатная плата из нитрида алюминия производства ipcb может решить вышеуказанные проблемы.

Керамика из нитрида алюминия обладает превосходными эксплуатационными характеристиками и представляет собой современное керамическое изделие нового поколения, получившее широкое распространение в последние годы.Он имеет широкий спектр возможностей применения во многих аспектах, особенно благодаря высокой теплопроводности, низкой диэлектрической проницаемости, низким диэлектрическим потерям, отличной электрической изоляции, коэффициенту теплового расширения, соответствующему кремниевому, и нетоксичен, что делает его идеальным материалом для высокоплотных, мощных и высокоскоростных интегрированных систем. Подложка для упаковки печатных плат.

Среди ряда важных свойств AlN наиболее важным является высокая теплопроводность. Основной механизм заключается в следующем: через решетку или вибрацию решетки, то есть с помощью волн решетки или тепловых волн. Керамика AlN - это изоляционный керамический материал. В изоляционных керамических материалах тепловая энергия передается посредством атомной вибрации, которая относится к фононной теплопроводности. Фононы играют важную роль в процессе их теплопроводности. Теоретически, теплопроводность AlN может достигать 320 Вт (м·К), но из-за примесей и дефектов в AlN теплопроводность керамической печатной платы AlN не может достигать теоретического значения. Примесями в порошке AlN являются в основном кислород, углерод и небольшое количество ионов металлов, которые приводят к различным формам дефектов в кристаллической решетке. Рассеяние фононов на этих дефектах приведет к теплопроводности. Несмотря на это, керамические печатные платы AlN по-прежнему обладают самой высокой теплопроводностью на рынке.

Керамическая печатная плата из нитрида алюминия

В последние годы, с развитием электронной информационной индустрии, тенденция развития миниатюризации чипов стала очевидной. Однако тепловыделение мелкой стружки невелико, разница температур между работающими и нерабочими радиаторами невелика, а требования к тепловому соответствию невелики. Традиционные упаковочные материалы не отвечают требованиям с точки зрения эксплуатационных характеристик. Нитрид алюминия постепенно привлек внимание людей благодаря своим превосходным свойствам. физические, химические и электрические характеристики нагрева.

Керамика из нитрида алюминия - это керамика с нитридом алюминия (AIN) в качестве основной кристаллической фазы. Кристаллы AIN представляют собой ковалентно связанные соединения с тетраэдрами [AIN4] в качестве структурной единицы, имеют волокнистую структуру цинковой руды и относятся к гексагональной кристаллической системе. AlN - это атомарный кристалл, алмазоподобный нитрид, который можно стабилизировать при температуре до 2200 ℃. Синтетический материал из азота и алюминия, белый или не совсем белый; плотность: 3,235 г/см3. 

Нитрид алюминия был впервые синтезирован в 1877 году, когда его использовали в качестве азотфиксатора и удобрения. К 1880-м годам люди постепенно осознали особенности нитрида алюминия с точки зрения эффективности электронагрева.

Нитрид алюминия широко применяется в различных областях промышленности

1. Нитрид алюминия, используемый в пьезоэлектрических устройствах, обладает высоким удельным сопротивлением, высокой теплопроводностью (в 8-10 раз выше, чем у Al2O3) и низким коэффициентом расширения, аналогичным кремнию. Это идеальный материал для высокотемпературных и мощных электронных устройств.

2. Подложка для электронной упаковки - Обычно используемыми материалами для керамической подложки являются оксид бериллия, оксид алюминия, нитрид алюминия и т.д. Теплопроводность керамической подложки из оксида алюминия низкая, а коэффициент теплового расширения не соответствует кремнию; хотя оксид бериллия обладает отличными эксплуатационными характеристиками, его порошок высокотоксичен.

Среди существующих керамических материалов, которые могут быть использованы в качестве подложек, керамика из нитрида кремния обладает самой высокой прочностью на изгиб и хорошей износостойкостью. Это керамические материалы с наилучшими комплексными механическими характеристиками, а их коэффициент теплового расширения самый низкий. Керамика из нитрида алюминия обладает высокой теплопроводностью, хорошей устойчивостью к тепловым ударам и сохраняет хорошие механические свойства при высоких температурах. Можно сказать, что с точки зрения эксплуатационных характеристик нитрид алюминия и нитрид кремния в настоящее время являются наиболее подходящими материалами для изготовления подложек для электронных упаковок, но у них также есть общая проблема, заключающаяся в слишком высокой цене.

3. Максимальная ширина прямой запрещенной зоны нитрида алюминия (AlN), используемого в люминесцентных материалах, составляет 6,2 ЭВ, что обеспечивает более высокую эффективность фотоэлектрического преобразования, чем у транзистора с непрямой запрещенной зоной. Являясь важным материалом, излучающим синий свет и ультрафиолетовое излучение, AlN используется в светодиодах, излучающих ультрафиолетовое излучение/глубокое ультрафиолетовое излучение, УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ лазерных диодах и ультрафиолетовых детекторах. Кроме того, AlN может образовывать непрерывный твердый раствор с нитридами III группы, такими как GaN и InN, а его трех- или четырехкомпонентные сплавы позволяют непрерывно регулировать ширину запрещенной зоны от видимого диапазона до глубокого ультрафиолетового диапазона, что делает его важным высокоэффективным люминесцентным материалом.

Керамические кронштейны Audemars Piguet circuit изготавливаются из импортируемого из-за рубежа порошка нитрида алюминия, оснащаются современным оборудованием для производства металлических пленок для ЦОД и изготавливаются по индивидуальным требованиям заказчика с использованием передовых производственных технологий. Они подходят для светодиодных чипов, кронштейнов UVC/UVVA, упаковки чипов VCSEL, датчиков, автомобильных радаров, IGBT и других высокотемпературные компоненты. Теплопроводящая подложка, данные о теплоотводе и т.д. Отличные показатели тепловыделения, хорошая энергоэффективность, хорошая изоляция, отличная стойкость к припою и высокая адгезионная прочность, подходят для высокоскоростной пайки SMT-пластыря оплавлением, склеивания золотой проволокой и других процессов.

4. Применительно к данным о подложке кристаллы AlN являются идеальными подложками для эпитаксиальных данных GaN, AlGaN и AlN. По сравнению с сапфировыми или SiC подложками, AlN и GaN обладают более высокой термической и химической совместимостью, а напряжение между подложкой и эпитаксиальным слоем меньше. Следовательно, при использовании кристаллов AlN в качестве эпитаксиальных подложек GaN плотность дефектов в устройстве может быть значительно снижена, производительность устройства может быть улучшена, и оно имеет хорошие перспективы применения при изготовлении высокотемпературных, высокочастотных и мощных электронных устройств.

Кроме того, использование кристаллов AlN в качестве подложки для эпитаксиальных материалов AlGaN с высоким содержанием алюминия (Al) также может эффективно снизить плотность дефектов в нитридном эпитаксиальном слое, значительно повышая производительность и срок службы нитридных полупроводниковых приборов. Успешно применяются высококачественные датчики защиты от солнечных лучей на основе AlGaN.

5. Он используется в керамике и огнеупорных материалах. Нитрид алюминия можно использовать при спекании конструкционной керамики. Полученная керамика из нитрида алюминия не только обладает хорошими механическими характеристиками, но и обладает более высокой прочностью на изгиб, чем керамика Al2O3 и BeO, высокой твердостью, термостойкостью и коррозионной стойкостью. Благодаря термостойким и устойчивым к эрозии свойствам AlN-керамики, ее можно использовать для изготовления деталей, устойчивых к высокотемпературной коррозии, таких как тигли и выпарные тарелки Aln. Кроме того, чистая керамика AlN представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы с превосходными оптическими характеристиками, которые могут быть использованы в качестве термостойких покрытий для высокотемпературных инфракрасных окон и обтекателей для электронных оптических приборов при производстве прозрачной керамики.

6. Композитные материалы, такие как эпоксидная смола/AlN-композиционные материалы в качестве упаковочных материалов, требуют хорошей теплопроводности и способности рассеивать тепло, и это требование становится все более строгим. Являясь разновидностью полимерного материала с хорошими химическими свойствами и механической стабильностью, эпоксидная смола легко отверждается и имеет низкую усадку, но ее теплопроводность невысока. Добавляя в эпоксидную смолу наночастицы AlN с отличной теплопроводностью, можно эффективно повысить теплопроводность и прочность материала.

По мере того как возможности Audemars Piguet circuit по обработке печатных плат продолжают совершенствоваться, совершенствуется процесс получения нитрида алюминия, а область его применения постоянно расширяется. С быстрым развитием технологий микроэлектроники электронные машины и электронные компоненты развиваются в направлении миниатюризации, легкости, интеграции, высокой надежности и высокой выходной мощности. Все более сложные устройства предъявляют все более высокие требования к теплоотдаче керамических подложек и упаковочных материалов, что в дальнейшем будет способствовать активному развитию технологий микроэлектроники. керамические подложки из нитрида алюминия.