Didėjanti didelės{0}}galios elektroninių pakuočių paklausa skatina nuolatinį keraminių substratų ir metalizavimo technologijų atnaujinimą.

Dėl spartaus sektorių, tokių kaip naujos energijos transporto priemonės, išmanieji tinklai, pramoniniai maitinimo šaltiniai, dirbtinio intelekto serveriai ir kosmoso pramonė, plėtros, galios puslaidininkiniai įrenginiai vystosi link aukštesnės įtampos, didesnės srovės, didesnio galios tankio ir miniatiūrizavimo. Didelė šiluma, susidaranti įrenginio veikimo metu, kelia griežtus reikalavimus šilumos išsklaidymo galimybėms, konstrukcijos patikimumui ir ilgalaikiam -pakavimo medžiagų stabilumui.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keraminiai elektroninių pakuočių pagrindai, jungiantys lustus, grandines ir šilumos valdymo sistemas, tapo svarbiausiu sprendimu didelės galios{0}}elektroninių prietaisų pakavimo srityje dėl didelio šilumos laidumo, puikių izoliacinių savybių ir tvirto mechaninio stabilumo.

 

Nors tradiciniai FR-4 epoksidiniai-stiklo pluošto pagrindai ir metalo-pagrindų pagrindai pasižymi sąnaudomis, dėl riboto šilumos laidumo ir santykinai aukšto šiluminio plėtimosi koeficiento (CTE) jie netinkami naudoti aukštoje-temperatūroje ir didelės galios. Priešingai, keraminės medžiagos turi CTE, glaudžiai suderintą su puslaidininkinių medžiagų, ir išlaiko stabilų veikimą sudėtingoje aplinkoje; todėl jie plačiai naudojami naujų energijos transporto priemonių galios moduliuose, šviesos dioduose, IGBT, SiC įrenginiuose ir elektrinės pavaros sistemose.

 

Šiuo metu pagrindinės medžiagos, skirtos didelio -šilumai-laidumo keraminiams pagrindams, yra aliuminio oksidas (Al₂O3), silicio karbidas (SiC), aliuminio nitridas (AlN) ir silicio nitridas (Si₃N4). Tarp jų aliuminio oksido keramika-, kuriai būdingi brandūs gamybos procesai ir mažos sąnaudos,-yra viena iš plačiausiai naudojamų pagrindinių medžiagų elektroninėje pakuotėje. Metalizuota aliuminio oksido keramika, pagaminta naudojant pažangias apdorojimo technologijas, užtikrina geresnį laidų ryšį, todėl atitinka elektroninių komponentų montavimo ir grandinės signalo perdavimo reikalavimus.

 

Kadangi galios įrenginių našumas ir toliau tobulėja, didelio{0}}grynumo aliuminio oksido medžiagų apdorojimas pereina prie didesnio tikslumo. Didelio-grynumo aliuminio oksido tiksliai metalizuoti keraminiai komponentai-pagaminti tiksliai formuojant, sukepinant ir metalizuojant paviršių-, leidžia sukurti konstrukcines konstrukcijas, pasižyminčias puikia izoliacija ir patikimumu, todėl puikiai tinka reikliems elektroniniams komponentams ir pramoninėms reikmėms.

 

Didelio{0}}našumo galios modulių srityje aliuminio nitrido (AlN) keramika sulaukė didelio dėmesio dėl didelio šilumos laidumo, mažos dielektrinės konstantos ir puikių elektrinių savybių. Jų šilumos laidumui pirmiausia įtakos turi tokie veiksniai kaip gardelės defektai, deguonies kiekis ir sukepinimo procesas.

 

Optimizavus medžiagų sudėtį ir gamybos eigą, galima sumažinti vidinius defektus ir padidinti šilumos valdymo efektyvumą, todėl šios medžiagos tampa vis tinkamesnės didelės-galios elektroninėms pakavimo programoms. Silicio karbido (SiC) keramika pasižymi dideliu potencialu ekstremaliose eksploatacijos aplinkose dėl savo didelio stiprumo, didelio atsparumo karščiui ir puikaus šilumos laidumo. Tačiau jų sudėtinga kristalinės gardelės struktūra kelia griežtus reikalavimus medžiagų grynumui, sukepinimo sąlygoms ir mikrostruktūros kontrolei. Ateities pažanga-konkrečiai dėl grūdėtumo struktūros optimizavimo ir su priemaišų -susijusių defektų-mažinimo žada dar labiau pagerinti bendrą SiC keraminių substratų veikimą.

 

Pastaraisiais metais silicio nitrido (Si₃N₄) keramika tapo pagrindine didelio{0}}patikimumo galios modulių kūrimo sritimi. Palyginti su tradicinėmis keraminėmis medžiagomis, jos pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu ir atsparumu lūžiams, efektyviai sumažindamos įtampą, kurią sukelia šiluminio plėtimosi neatitikimai terminio ciklo metu. Todėl didelio-stiprumo metalizuotos keramikos komponentai vis dažniau naudojami naujų energijos naudojančių transporto priemonių inverteriuose, aukštos-įtampos galios moduliuose ir didelio{5}}patikimumo elektroninėse sistemose.

 

Keraminės medžiagos yra iš prigimties izoliuojančios; todėl, siekiant palengvinti elektros jungtis ir komponentų montavimą, apdorojant paviršių -procesas, žinomas kaip keramikos metalizavimas, turi būti suformuotas metalinės grandinės sluoksnis. Sukūrus stabilų, gerai{2}}sukibusį metalo sluoksnį ant keramikos paviršiaus, metalizavimo technologija užtikrina patikimą keramikos ir metalo ryšį, todėl tai yra labai svarbus elektroninių pakuočių gamybos procesas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Šiuo metu brandūs keramikos metalizavimo procesai pramonėje apima tiesioginį padengtą varį (DPC), tiesioginį varį (DBC), aktyvųjį metalinį litavimą (AMB), lazeriu aktyvuotą metalizavimą (LAM) ir stora{0} plėvele spausdintą varį (TPC).

 

DPC procese naudojamas purškimas, galvanizavimas ir fotolitografija, kad būtų suformuotos smulkios metalinės grandinės; Jai būdingas didelis grandinės tikslumas ir puikus sukibimas, todėl tinka didelio{0}}tankio elektroninėms pakuotėms. Tačiau dėl didelių investicijų į įrangą sąnaudų ir vario sluoksnio storio apribojimų jo taikymas visų pirma yra sutelktas tiksliųjų elektroninių prietaisų srityje.

 

DBC procese vario folija ir keramika sujungiama per vario -deguonies eutektinę reakciją, o tai suteikia privalumų, pvz., proceso brandą ir didelę apkrovą{1}}atlaikomąją galią. Nors vario ir keramikos šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumas plačiai naudojamas galios modulių pakuotėse, ilgalaikio šiluminio ciklo metu gali atsirasti šiluminis įtempis, todėl reikia toliau gerinti patikimumą.

 

AMB procese naudojamas aktyvusis metalinis lydmetalis, kuris sustiprina keramikos ir vario sluoksnių ryšį, demonstruodamas puikų stabilumą aukštoje{0}}temperatūroje ir didelės{1}}galios aplinkoje. Sukūrus 800 V aukštos{4} įtampos platformas naujoms energetinėms transporto priemonėms, AMB-Si₃N₄ keraminiai substratai vis dažniau tampa pageidaujamu didelio našumo{6}}galios modulių pasirinkimu. Aukštos{8}}įtampos komponentams-, pvz., keraminiams HVDC kontaktorių korpusams{10}}, keliami vis griežtesni keraminių medžiagų izoliacijos, mechaninio stiprumo ir atsparumo karščiui reikalavimai.

 

Be tradicinių metalizacijos metodų, dėmesio sulaukia naujos{0}}lazerinės metalizacijos technologijos. Šiame procese keraminiam paviršiui modifikuoti naudojami lazeriai, leidžiantys pasirinktinai nusodinti metalą, kad susidarytų grandinė; jis siūlo tokius privalumus kaip didelis apdorojimo tikslumas ir dizaino lankstumas. Keramikos metalizavimo technologija yra pasirengusi išplėsti savo taikymo sritį būsimoje tiksliųjų elektroninių konstrukcinių komponentų gamyboje.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dėl naujų energetinių transporto priemonių, energijos kaupimo sistemų ir išmaniosios galios įrangos augimo metalizuotų keramikos gaminių taikymo scenarijai nuolat plečiasi. Pavyzdžiui, metalizuoti keraminiai galios puslaidininkių korpusai užtikrina stabilią pakavimo aplinką, padidindami prietaisų atsparumą karščiui ir įtampai. Panašiai metalizuoti keraminiai izoliaciniai vamzdžiai plačiai naudojami aukštos- įtampos izoliacinėse konstrukcijose, atliekančiose tiek elektros izoliavimo, tiek mechaninės atramos funkcijas.

 

Pramonės tendencijos rodo, kad keraminiai elektroninių pakuočių pagrindai bus didesni šilumos laidumo, stiprumo ir patikimumo link, kartu su didesniu tikslumu. Viena vertus, medžiagų tyrimai toliau optimizuos keramines sistemas,{1}}pvz., aliuminio oksidą, aliuminio nitridą ir silicio nitridą,{2}}kad būtų pagerintos šilumos valdymo galimybės. Kita vertus, metalizacijos procesai ir toliau didins grandinės tikslumą, sukibimo stiprumą ir gamybos efektyvumą.

 

Dėl spartaus naujų energiją naudojančių transporto priemonių, pramoninių valdymo sistemų, duomenų centrų maitinimo šaltinių ir atsinaujinančios energijos kaupimo įrangos plėtros, tiksli metalizuota keramika taps svarbia pažangios elektroninės pakuotės dalimi. Optimizavus keramikos-su metalo sujungimo technologijas, kad būtų užtikrintas labai patikimas ryšys, bus lengviau patenkinti būsimus didelės galios elektroninių įrenginių saugos ir stabilumo reikalavimus.

 

Žvelgiant į ateitį, pramonė turi ir toliau siekti pagrindinių technologijų,{0}}įskaitant didelio-šiluminio-laidumo keramikos ruošimą, mažo-defektų sukepinimo, didelio-tikslumo grandinės modeliavimo ir ekologiško{{5} metalizavimo procesų, pasiekimų. Tobulėjantys produktai, tokie kaipmetalizuota aliuminio oksido keramika, skirta elektros komponentamsSiekdami didesnio našumo ir platesnių pritaikymo sričių, suteiksime patikimų pamatų, reikalingų naujos kartos{0}}elektroninėms sistemoms.