Alüminyum Nitrür – en moda alt tabaka malzemesi
21. yüzyılın başından bu yana, elektronik teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, elektronik bileşenlerin entegrasyon seviyesi ve montaj yoğunluğu sürekli olarak iyileştirildi ve ısı dağılımı, cihaz performansını ve güvenilirliğini etkileyen anahtar haline geldi.
Paketleme alt tabakası, ısıyı çipten (ısı kaynağı) dışarı aktarmak ve ısı dağılımı amacına ulaşmak için dış ortamla ısı alışverişi sağlamak için kullanılır. Bunlar arasında, seramik malzemeler yüksek ısı iletkenliği, iyi ısı direnci, yüksek yalıtım, yüksek mukavemet ve çip malzemeleriyle termal uyumu nedeniyle güç cihazı paketleme alt tabakaları için yaygın bir malzeme haline gelmiştir.
Şu anda, güç yarı iletken cihazlarında, hibrit entegre güç devrelerinde, iletişim endüstrisindeki antenlerde, katı rölelerde, güç LED’lerinde, çok çipli paketlemede (MCM) ve diğer alanlarda alüminyum nitrür alt tabakalara olan talep artmaktadır. Son pazarı otomotiv elektroniği, LED’ler, raylı ulaşım, iletişim baz istasyonları, havacılık ve askeri savunmadır.
1. Anten
Anten, iletim hattında yayılan yönlendirilmiş dalgaları serbest alanda yayılan elektromanyetik dalgalara dönüştürebilir veya elektromanyetik dalgaları yönlendirilmiş dalgalara dönüştürebilir. Özü bir dönüştürücüdür. Antenlerin çok çeşitli kullanımları vardır ve her ortamda normal şekilde çalışmaları gerekir. Bu nedenle, bileşenlerinin yüksek ve son derece güvenilir kalitede olması gerekir. Sıradan devre kartları antenlerin bu temel gereksinimini karşılayamaz. Şu anda, seramik tabanlı devre kartı her açıdan anten gereksinimlerine en yakın olanıdır. Bunlar arasında, AlN seramik tabanlı devre kartları en iyi performansa sahiptir ve bu esas olarak şunlarda yansıtılır:
(1) Yüksek frekanslı kayıpları azaltan ve tam sinyal iletimini sağlayan küçük dielektrik sabiti.
(2) Düşük dirençli ve iyi yapışma özelliğine sahip metal film tabakası. Metal tabaka iyi iletkenliğe sahiptir ve akım geçtiğinde daha az ısı üretir.
(3) Seramik tabanlı devre kartları iyi yalıtıma sahiptir. Antenler kullanım sırasında yüksek voltaj üretir ve seramik alt tabakalar yüksek bir bozulma voltajına sahiptir.
(4) Yüksek yoğunluklu paketleme mümkündür.
2. Çok çipli modül (MCM)
Çok çipli modül, havacılık, askeri elektronik ekipman vb.’nin katı gereksinimlerini karşılayabilen yüksek performanslı, yüksek güvenilirliğe sahip ve minyatürleştirilmiş gelişmiş bir mikroelektronik bileşendir. Bileşen gücündeki artış ve paketleme yoğunluğundaki artışla birlikte, iyi ısı dağılımı dikkate alınması gereken temel teknolojidir. MCM-C tipi paketleme alt tabaka malzemeleri genellikle çok katmanlı bir seramik yapı benimser.
3. Yüksek sıcaklık yarı iletken paketleme
SiC, GaN ve elmas bazlı geniş bant aralıklı yarı iletken malzeme cihazları yüksek sıcaklıklarda çalışabilir, özellikle SiC en olgun uygulama teknolojisine sahiptir; SiC, mükemmel fiziksel ve kimyasal özellikleriyle 600°C’lik yüksek bir sıcaklıkta kararlı bir şekilde çalışabilir ve havacılık alanındaki yüksek sıcaklık elektronik sistemlerinde son derece önemli bir rol oynar.
4. Güç yarı iletken modülü
Güç yarı iletken modülü, belirli bir desene ve işlevsel kombinasyona göre bir araya getirilmiş güç elektroniği bileşenlerinin birleşimidir. Güç yarı iletken modülü, gerekli işlevlere göre paketleme için uygun bileşenleri seçebilir. Yaygın olanlar yalıtımlı kapılı bipolar transistörler, güç metal oksit yarı iletken alan etkili transistörler ve güç entegre devreleridir. Güç yarı iletken modüllerinin çok yüksek ısı dağılımı gereksinimleri vardır. Seramik devre kartları, ana çekirdek bileşenlerinden biri ve ısının ilk temas noktasıdır.
5. Güç LED paketleme
LED, elektriği ışığa dönüştüren bir yarı iletken çiptir. Bilimsel araştırmalar, elektrik enerjisinin yalnızca %20-%30’unun etkili bir şekilde ışık enerjisine dönüştürüldüğünü ve geri kalanının ısı olarak kaybolduğunu göstermektedir. Isıyı hızlı bir şekilde dağıtmanın uygun bir yolu yoksa, lambanın çalışma sıcaklığı keskin bir şekilde yükselecek ve bu da LED’in ömrünün önemli ölçüde kısalmasına neden olacaktır.
Elektronik bilgi endüstrisi teknolojisinin sürekli olarak yükseltilmesiyle, PCB alt tabakalarının minyatürleştirilmesi ve işlevsel entegrasyonu bir trend haline gelmiştir. Pazarın ısı dağılımı ve ısı dağılımı alt tabakalarının ve paketleme malzemelerinin yüksek sıcaklık direncine yönelik gereksinimleri sürekli artmaktadır. Nispeten yüksek performansa sahip sıradan alt tabaka malzemelerinin pazar talebini karşılaması zordur. Alüminyum nitrür seramik alt tabaka endüstrisinin gelişimi fırsatlara yol açtı. Bu nedenle, alüminyum nitrür şu anda en popüler ambalaj alt tabakası malzemesi haline geldi.