Nitreto de alumínio – o material de substrato mais moderno

Desde o início do século XXI, com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrónica, o nível de integração e a densidade de montagem dos componentes eletrónicos têm sido continuamente melhorados, e a dissipação de calor tornou-se a chave para afetar o desempenho e a fiabilidade do dispositivo.

O substrato da embalagem é utilizado para exportar calor do chip (fonte de calor) para obter troca de calor com o meio exterior e atingir o objetivo de dissipação de calor. Entre eles, os materiais cerâmicos tornaram-se um material comum para substratos de embalagens de dispositivos de energia devido à sua elevada condutividade térmica, boa resistência ao calor, elevado isolamento, elevada resistência e combinação térmica com materiais de chip.

Atualmente, a procura de substratos de nitreto de alumínio em dispositivos semicondutores de potência, circuitos de potência integrados híbridos, antenas na indústria de comunicação, relés sólidos, LEDs de potência, embalagens multichip (MCM) e outros campos está a crescer. O seu mercado de terminais é para eletrónica automóvel, LEDs, trânsito ferroviário, estações base de comunicação, aeroespacial e defesa militar.

1. Antena

A antena pode converter ondas guiadas que se propagam na linha de transmissão em ondas eletromagnéticas que se propagam no espaço livre ou converter ondas eletromagnéticas em ondas guiadas. A sua essência é um conversor. As antenas têm uma vasta gama de utilizações e necessitam de funcionar normalmente em qualquer ambiente. Por isso, os seus componentes precisam de ser de qualidade elevada e extremamente fiáveis. As placas de circuito comuns não podem satisfazer este requisito básico das antenas. Atualmente, a placa de circuito à base de cerâmica é a que mais se aproxima dos requisitos das antenas em todos os aspetos. Entre estas, as placas de circuito à base de cerâmica AlN apresentam o melhor desempenho, o que se reflete principalmente em:

(1) Pequena constante dielétrica, que reduz as perdas de alta frequência e permite a transmissão completa do sinal.

(2) Camada de filme metálico com baixa resistência e boa aderência. A camada metálica tem uma boa condutividade e gera menos calor quando a corrente passa.

(3) As placas de circuito à base de cerâmica possuem um bom isolamento. As antenas geram uma elevada tensão durante a utilização e os substratos cerâmicos apresentam uma elevada tensão de rutura.

(4) É possível a embalagem de alta densidade.

2. Módulo multichip (MCM)

O módulo multichip é um componente microeletrónico avançado de alto desempenho, alta fiabilidade e miniaturizado que pode satisfazer os requisitos rigorosos da indústria aeroespacial, equipamentos eletrónicos militares, etc. Os materiais de substrato de embalagem do tipo MCM-C adotam, geralmente, uma estrutura cerâmica multicamada.

3. Embalagem de semicondutores de alta temperatura

Os dispositivos de materiais semicondutores de banda larga baseados em SiC, GaN e diamante podem funcionar a altas temperaturas, especialmente o SiC tem a tecnologia de aplicação mais madura; O SiC pode funcionar de forma estável a altas temperaturas de 600°C com as suas excelentes propriedades físicas e químicas e desempenha um papel extremamente importante nos sistemas eletrónicos de alta temperatura no campo aeroespacial.

4. Módulo semicondutor de potência

O módulo semicondutor de potência é uma combinação de componentes eletrónicos de potência agrupados num só de acordo com um determinado padrão e combinação funcional. O módulo semicondutor de potência pode selecionar os componentes apropriados para a embalagem de acordo com as funções exigidas. Os mais comuns são os transístores bipolares de porta isolada, os transístores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico de potência e os circuitos integrados de potência. Os módulos semicondutores de potência têm requisitos de dissipação de calor muito elevados. As placas de circuito cerâmico são um dos seus principais componentes principais e o primeiro ponto de contacto do calor.

5. Embalagem LED de energia

LED é um chip semicondutor que converte eletricidade em luz. A investigação científica mostra que apenas 20%-30% da energia elétrica é efetivamente convertida em energia luminosa e o restante é perdido sob a forma de calor. Se não existir uma forma adequada de dissipar rapidamente o calor, a temperatura de funcionamento da lâmpada aumentará drasticamente, resultando numa redução significativa da vida útil do LED.

Com a contínua atualização da tecnologia da indústria da informação eletrónica, a miniaturização e a integração funcional dos substratos de PCB tornaram-se uma tendência. Os requisitos do mercado para a dissipação de calor e resistência a altas temperaturas dos substratos de dissipação de calor e dos materiais de embalagem estão a aumentar constantemente. É difícil para os materiais de substrato comuns com um desempenho relativamente elevado satisfazer a procura do mercado. O desenvolvimento da indústria de substrato cerâmico de nitreto de alumínio trouxe oportunidades. Por conseguinte, o nitreto de alumínio tornou-se o material de substrato de embalagem mais popular atualmente.