نیترید آلومینیوم – شیک ترین ماده بستر

از آغاز قرن بیست و یکم، با توسعه سریع فناوری الکترونیک، سطح یکپارچه سازی و تراکم مونتاژ قطعات الکترونیکی به طور مداوم بهبود یافته است و اتلاف گرما به کلیدی برای تأثیرگذاری بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه تبدیل شده است.

بستر بسته بندی برای صادرات گرما از تراشه (منبع گرما) برای دستیابی به تبادل حرارت با محیط خارجی برای رسیدن به هدف اتلاف گرما استفاده می شود. در میان آنها، مواد سرامیکی به دلیل رسانایی حرارتی بالا، مقاومت حرارتی خوب، عایق بالا، استحکام بالا و تطابق حرارتی با مواد تراشه ای، به مواد رایج برای زیرلایه های بسته بندی دستگاه های قدرت تبدیل شده اند.

در حال حاضر، تقاضا برای زیرلایه های نیترید آلومینیوم در دستگاه های نیمه هادی قدرت، مدارهای قدرت ترکیبی ترکیبی، آنتن ها در صنعت ارتباطات، رله های جامد، LED های قدرت، بسته بندی چند تراشه (MCM) و سایر زمینه ها در حال رشد است. بازار پایانه آن برای لوازم الکترونیکی خودرو، ال ای دی، حمل و نقل ریلی، ایستگاه های پایه ارتباطی، هوافضا و دفاع نظامی است.

1. آنتن

آنتن می تواند امواج هدایت شده منتشر شده در خط انتقال را به امواج الکترومغناطیسی که در فضای آزاد منتشر می شوند یا امواج الکترومغناطیسی را به امواج هدایت شونده تبدیل کند. ماهیت آن یک مبدل است. آنتن ها کاربردهای گسترده ای دارند و باید در هر محیطی به طور معمول کار کنند. بنابراین، اجزای آنها باید از کیفیت بالا و فوق العاده مطمئن برخوردار باشند. بردهای مدار معمولی نمی توانند این نیاز اساسی آنتن ها را برآورده کنند. در حال حاضر، برد مدار مبتنی بر سرامیک از همه جهات به نیازهای آنتن ها نزدیک است. در میان آنها، بردهای مدار مبتنی بر سرامیک AlN بهترین عملکرد را دارند که عمدتاً در موارد زیر منعکس می شود:

(1) ثابت دی الکتریک کوچک، که تلفات فرکانس بالا را کاهش می دهد و انتقال کامل سیگنال را امکان پذیر می کند.

(2) لایه فیلم فلزی با مقاومت کم و چسبندگی خوب. لایه فلزی رسانایی خوبی دارد و هنگام عبور جریان، گرمای کمتری تولید می کند.

(3) مدارهای مبتنی بر سرامیک عایق خوبی دارند. آنتن ها در حین استفاده ولتاژ بالایی تولید می کنند و زیرلایه های سرامیکی ولتاژ شکست بالایی دارند.

(4) بسته بندی با چگالی بالا امکان پذیر است.

2. ماژول چند تراشه (MCM)

ماژول چند تراشه ای یک جزء میکروالکترونیک پیشرفته با کارایی بالا، با قابلیت اطمینان بالا و مینیاتوری است که می تواند الزامات سختگیرانه هوافضا، تجهیزات الکترونیکی نظامی و غیره را برآورده کند. با افزایش قدرت قطعات و افزایش تراکم بسته بندی، اتلاف گرما خوب است. فناوری کلیدی که باید در نظر گرفته شود. مواد بستر بسته بندی نوع MCM-C معمولاً ساختار سرامیکی چند لایه را اتخاذ می کنند.

3. بسته بندی نیمه هادی با دمای بالا

SiC، GaN و دستگاه‌های نیمه‌رسانا باندگپ گسترده مبتنی بر الماس می‌توانند در دماهای بالا کار کنند، به‌ویژه SiC دارای پیشرفته‌ترین فناوری کاربردی است. SiC با خواص فیزیکی و شیمیایی عالی خود می تواند در دمای بالای 600 درجه سانتی گراد به طور پایدار کار کند و نقش بسیار مهمی در سیستم های الکترونیکی با دمای بالا در زمینه هوافضا ایفا می کند.

4. ماژول نیمه هادی قدرت

ماژول نیمه هادی قدرت ترکیبی از قطعات الکترونیکی قدرت است که طبق یک الگوی خاص و ترکیب عملکردی در یک بسته بندی شده اند. ماژول نیمه هادی قدرت می تواند اجزای مناسب را برای بسته بندی با توجه به عملکردهای مورد نیاز انتخاب کند. متداول ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق، ترانزیستورهای اثر میدان نیمه هادی اکسید فلز قدرت و مدارهای مجتمع قدرت هستند. ماژول های نیمه هادی قدرت نیازمند اتلاف حرارت بسیار بالایی هستند. مدارهای سرامیکی یکی از اجزای اصلی آنها و اولین نقطه تماس گرما هستند.

5. بسته بندی LED قدرت

LED یک تراشه نیمه هادی است که الکتریسیته را به نور تبدیل می کند. تحقیقات علمی نشان می دهد که تنها 20 تا 30 درصد انرژی الکتریکی به طور موثر به انرژی نور تبدیل می شود و بقیه به عنوان گرما از بین می رود. اگر راه مناسبی برای دفع سریع گرما وجود نداشته باشد، دمای کارکرد لامپ به شدت افزایش می یابد و در نتیجه عمر LED به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

با ارتقای مداوم فناوری صنعت اطلاعات الکترونیکی، کوچک سازی و ادغام عملکردی بسترهای PCB به یک روند تبدیل شده است. نیازهای بازار برای اتلاف گرما و مقاومت در برابر حرارت بالا زیرلایه های دفع گرما و مواد بسته بندی به طور مداوم در حال افزایش است. برای مواد زیرلایه معمولی با عملکرد نسبتاً بالا پاسخگویی به تقاضای بازار دشوار است. توسعه صنعت زیرلایه سرامیک نیترید آلومینیوم فرصت هایی را به وجود آورده است. بنابراین، نیترید آلومینیوم به محبوب ترین ماده بستر بسته بندی در حال حاضر تبدیل شده است.