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Keramisches Substrat ist der Hauptbestandteil von Halbleitergeräten

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Keramisches Substrat

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Halbleiterbauelemente sind weit verbreitet in der Windenergieerzeugung, der Solar-Photovoltaik, in Elektrofahrzeugen, der LED-Beleuchtung und anderen Bereichen.

Halbleiter-Packaging-Materialien sind Substrate, die elektronische Komponenten und deren Verbindungen tragen und eine gute elektrische Isolierung aufweisen.

Zu den Vorteilen von Keramiksubstraten gehören:

Gute Isolierung und Widerstand gegen elektrische Durchschläge;

Hohe Wärmeleitfähigkeit: Sie wirkt sich auf die Betriebsbedingungen und die Lebensdauer von Halbleitern aus, und die ungleichmäßige Temperaturfeldverteilung, die durch schlechte Wärmeableitung verursacht wird, erhöht auch das Rauschen elektronischer Geräte erheblich;

Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist auf andere Materialien abgestimmt, die in der Verpackung verwendet werden;

Gute Hochfrequenzeigenschaften: niedrige Dielektrizitätskonstante und Verlust;

Glatte Oberfläche und gleichmäßige Dicke: Es ist bequem, die Schaltung auf die Oberfläche des Substrats zu drucken und sicherzustellen, dass die Dicke der gedruckten Schaltung einheitlich ist.

Entwicklungsstand der keramischen Substratmaterialien für Halbleitergeräte

1. BeO-Keramik-Substrat

Unter den Berylliumoxid-Materialien ist es ein seltenes keramisches Material mit hohem Widerstand und hoher Wärmeleitfähigkeit unter den Oxiden. Seine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur kann 250 W/(m.k) erreichen, was der Wärmeleitfähigkeit von Metallen entspricht.

2. Aluminiumoxid-Keramik-Substrat

Aluminiumoxid-Keramik ist derzeit das ausgereifteste keramische Substratmaterial für die Produktions- und Verarbeitungstechnologie.

Das Aluminiumoxid-Keramiksubstrat hat die Vorteile des geringen dielektrischen Verlusts, der geringen Beziehung zwischen elektrischen Eigenschaften und Temperatur, der hohen mechanischen Festigkeit und der guten chemischen Stabilität.

3. Aluminiumnitrid-Keramik-Substrat (das zur Zeit beste)

AIN-Keramik ist eines der wenigen nicht-metallischen Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Seine Wärmeleitfähigkeit ist mehr als 5-mal so hoch wie die des Aluminiumoxid-Keramiksubstrats, das mehr als 170 W/|(m.k) erreichen kann.

Darüber hinaus beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient von AIN (3,8~4,4) multipliziert mit 10-6/℃, was gut mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Halbleiterchip-Materialien wie SI und Siliziumkarbid übereinstimmt.

Derzeit werden AIN-Keramik-Leiterplattensubstrate hauptsächlich in der High-End-Industrie eingesetzt.