Aluminium Nitrida – bahan substrat paling modis

Sejak awal abad ke-21, dengan pesatnya perkembangan teknologi elektronik, tingkat integrasi dan kerapatan perakitan komponen elektronik terus ditingkatkan, dan pembuangan panas telah menjadi kunci yang memengaruhi kinerja dan keandalan perangkat.

Substrat pengemasan digunakan untuk mengekspor panas dari chip (sumber panas) untuk mencapai pertukaran panas dengan lingkungan eksternal guna mencapai tujuan pembuangan panas. Di antara semuanya, bahan keramik telah menjadi bahan umum untuk substrat pengemasan perangkat daya karena konduktivitas termalnya yang tinggi, ketahanan panas yang baik, insulasi tinggi, kekuatan tinggi, dan pencocokan termal dengan bahan chip.

Saat ini, permintaan substrat aluminium nitrida dalam perangkat semikonduktor daya, sirkuit daya terintegrasi hibrida, antena dalam industri komunikasi, relai padat, LED daya, pengemasan multi-chip (MCM), dan bidang lainnya sedang berkembang. Pasar terminalnya adalah untuk elektronik otomotif, LED, angkutan kereta api, stasiun pangkalan komunikasi, pertahanan kedirgantaraan dan militer.

1. Antena

Antena dapat mengubah gelombang terpandu yang merambat pada saluran transmisi menjadi gelombang elektromagnetik yang merambat di ruang bebas, atau mengubah gelombang elektromagnetik menjadi gelombang terpandu. Esensinya adalah sebagai konverter. Antena memiliki berbagai macam kegunaan dan harus bekerja secara normal di lingkungan apa pun. Oleh karena itu, komponennya harus memiliki kualitas yang tinggi dan sangat andal. Papan sirkuit biasa tidak dapat memenuhi persyaratan dasar antena ini. Saat ini, papan sirkuit berbasis keramik adalah yang paling mendekati persyaratan antena dalam semua aspek. Di antara semuanya, papan sirkuit berbasis keramik AlN memiliki kinerja terbaik, yang terutama tercermin dalam:

(1) Konstanta dielektrik kecil, yang mengurangi kerugian frekuensi tinggi dan memungkinkan transmisi sinyal lengkap.

(2) Lapisan film logam dengan resistansi rendah dan daya rekat yang baik. Lapisan logam memiliki konduktivitas yang baik dan menghasilkan lebih sedikit panas saat arus melewatinya.

(3) Papan sirkuit berbasis keramik memiliki isolasi yang baik. Antena menghasilkan tegangan tinggi selama penggunaan, dan substrat keramik memiliki tegangan tembus yang tinggi.

(4) Kemasan dengan kepadatan tinggi dimungkinkan.

2. Modul multi-chip (MCM)

Modul multi-chip adalah komponen mikroelektronik canggih dengan kinerja tinggi, keandalan tinggi, dan miniaturisasi yang dapat memenuhi persyaratan ketat peralatan elektronik militer, kedirgantaraan, dll. Dengan peningkatan daya komponen dan peningkatan kepadatan pengemasan, pembuangan panas yang baik adalah teknologi utama yang perlu dipertimbangkan. Bahan substrat pengemasan tipe MCM-C biasanya mengadopsi struktur keramik multilapis.

3. Pengemasan semikonduktor suhu tinggi

Perangkat bahan semikonduktor celah pita lebar berbasis SiC, GaN, dan berlian dapat bekerja pada suhu tinggi, terutama SiC memiliki teknologi aplikasi yang paling matang; SiC dapat bekerja secara stabil pada suhu tinggi 600°C dengan sifat fisik dan kimianya yang sangat baik, dan memainkan peran yang sangat penting dalam sistem elektronik suhu tinggi di bidang kedirgantaraan.

4. Modul semikonduktor daya

Modul semikonduktor daya adalah kombinasi komponen elektronik daya yang dikemas menjadi satu sesuai dengan pola dan kombinasi fungsional tertentu. Modul semikonduktor daya dapat memilih komponen yang sesuai untuk pengemasan sesuai dengan fungsi yang dibutuhkan. Komponen yang umum adalah transistor bipolar gerbang terisolasi, transistor efek medan semikonduktor oksida logam daya, dan sirkuit terpadu daya. Modul semikonduktor daya memiliki persyaratan pembuangan panas yang sangat tinggi. Papan sirkuit keramik adalah salah satu komponen inti utamanya dan titik kontak pertama panas.

5. Pengemasan LED daya

LED adalah chip semikonduktor yang mengubah listrik menjadi cahaya. Penelitian ilmiah menunjukkan bahwa hanya 20%-30% energi listrik yang secara efektif diubah menjadi energi cahaya, dan sisanya hilang sebagai panas. Jika tidak ada cara yang tepat untuk menghilangkan panas dengan cepat, suhu pengoperasian lampu akan meningkat tajam, yang mengakibatkan pemendekan signifikan pada masa pakai LED.

Dengan peningkatan berkelanjutan teknologi industri informasi elektronik, miniaturisasi dan integrasi fungsional substrat PCB telah menjadi tren. Persyaratan pasar untuk pembuangan panas dan ketahanan suhu tinggi dari substrat pembuangan panas dan bahan pengemasan terus meningkat. Sulit bagi material substrat biasa dengan kinerja yang relatif tinggi untuk memenuhi permintaan pasar. Perkembangan industri substrat keramik aluminium nitrida telah membuka peluang. Oleh karena itu, aluminium nitrida telah menjadi material substrat kemasan yang paling populer saat ini.