Масштабное сравнение характеристик керамических подложек из разных материалов
В области электронной упаковки керамические подложки с их превосходными электрическими, термическими и механическими свойствами стали ключевыми материалами, которые поддерживают стабильную работу электронных устройств. Керамические подложки, изготовленные из разных материалов, обладают уникальными эксплуатационными характеристиками и играют важную роль в различных сценариях применения. Сегодня давайте подробно рассмотрим несколько распространенных типов керамических подложек и сравним различия в их производительности.
Керамическая подложка из оксида алюминия (Эл₂O₃)
Керамическая подложка из оксида алюминия является одной из наиболее широко используемых керамических подложек в настоящее время. Согласно различному содержанию оксида алюминия, наиболее часто встречающиеся из них составляют 96%алюмооксидная керамическая подложкаи 99% алюмооксидные керамические подложки.
96%алюмооксидная керамическая подложкаимеет высокую твердость, прочность и износостойкость. Он имеет относительно низкую стоимость и хорошую производительность обработки, и может обрабатываться резанием, сверлением и другими методами. В приложениях с низкой температурой и низкой напряженностью электрического поля его диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери работают превосходно, а характеристики передачи сигнала хорошие. Однако его чистота относительно ниже, чем у подложки из 99% оксида алюминия, а его диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери также немного выше. Он склонен к хрупкому разрушению в высокотемпературной среде.
99%алюмооксидная керамическая подложкаимеет более высокую химическую чистоту, плотность и твердость, отличные электрические свойства, относительно высокую диэлектрическую постоянную и низкие диэлектрические потери. Он имеет превосходную высокотемпературную стабильность и может выдерживать температуры до 1700℃. Он также имеет высокую механическую прочность и сильную коррозионную стойкость. Кроме того, его можно приготовить в относительно тонкийалюмооксидная керамическая подложка, что выгодно для изготовления микроэлектронных устройств. Однако его стоимость относительно высока, а сложность обработки также выше.
2. Области применения
Керамическая подложка из 96% оксида алюминия обычно используется в областях маломощных электронных компонентов, датчиков, конденсаторов, миниатюрных реле, микроволновых компонентов и т. д. В этих сценариях, где стоимость является чувствительным фактором, а требования к производительности относительно менее строгие, она может в полной мере проявить свои преимущества. Керамическая подложка из 99% оксида алюминия больше подходит для областей высокомощных светодиодов, высоковольтных интегральных схем, высокотемпературных датчиков, высокочастотных электронных компонентов и т. д., отвечая строгим требованиям этих областей к высокотемпературной стабильности, электрическим свойствам и механической прочности материалов.
Керамическая подложка из циркония (ZrO₂)
1. Эксплуатационные характеристики
Циркониевая керамическая подложка характеризуется высокой прочностью и высокой твердостью. Ее твердость обычно может превышать HRA90 и даже достигать HRA95, что более чем в 10 раз больше, чем у стали. Ее прочность может достигать 900 МПа при комнатной температуре и по-прежнему сохранять относительно высокий уровень при высоких температурах. Она имеет хорошую износостойкость и высокую плоскостность поверхности.
Циркониевая керамика обладает сильной химической инертностью и превосходной коррозионной стойкостью. Она не подвержена эрозии под воздействием химических веществ, таких как кислоты и щелочи, и может стабильно работать в течение длительного времени в суровых условиях. Ее изоляционные характеристики также очень выдающиеся, что делает ее пригодной для высоковольтных изоляционных материалов. Кроме того, циркониевая керамика имеет чрезвычайно высокую температуру плавления и высокотемпературную стабильность и может использоваться в течение длительного времени в высокотемпературных условиях.
2. Области применения
Он широко применяется в таких областях, как высокотехнологичное производство, электроника, аэрокосмическая промышленность, медицинское оборудование и химическое машиностроение. В области электроники его можно использовать для производства датчиков, конденсаторов и т. д. В области медицинского оборудования, благодаря его хорошей биосовместимости, его можно использовать для изготовления имплантатов, таких как искусственные суставы.
Керамическая подложка из карбида кремния (SiC)
1. Эксплуатационные характеристики
Керамическая подложка из карбида кремния имеет чрезвычайно высокую твердость, которая в 5 раз выше, чем у стали и в 3 раза выше, чем у алюминия. Она также имеет высокую прочность, а ее предел прочности на растяжение может достигать более 400 МПа. Карбид кремния обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам, имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокотемпературный термический удар. Как правило, его рабочая температура составляет от 1200℃ до 1600℃.
Он обладает высокой стойкостью к окислению и может противостоять высокотемпературной окислительной коррозии, а также может стабильно использоваться на воздухе. Карбид кремния обладает хорошей износостойкостью, высокой твердостью и малым коэффициентом трения. В то же время он обладает превосходной теплопроводностью, которая в 2-3 раза выше, чем у металлов, что обеспечивает эффективное рассеивание тепла, а также обладает хорошей химической стабильностью.
2. Области применения
Керамические подложки из разных материалов имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения производительности. В практических приложениях необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как теплопроводность, изоляция, механическая прочность, стоимость и сложность обработки в соответствии с конкретными требованиями, и выбирать наиболее подходящий материал для керамической подложки. С непрерывным развитием электронных технологий требования к производительности керамических подложек также постоянно растут. В будущем керамические подложки из разных материалов будут продолжать совершенствоваться с точки зрения оптимизации производительности и контроля затрат.