Характеристики на силициевите нитридни керамични субстрати

Както всички знаем, топлината, генерирана от работата на полупроводниковите устройства, е ключовият фактор, който причинява повреда на полупроводниковите устройства, а топлопроводимостта на електрическата изолационна основа е ключът към разсейването на топлината на общото полупроводниково устройство. В допълнение, поради сложната механична среда като неравности и вибрации, субстратът също е с известна механична надеждност. Силиконовата нитрид керамична е по-балансирана във всички аспекти и е структурна керамична материали с най-добра цялостна производителност. Ето защо, Силиций нитридът Si3N4 има силна конкурентоспособност в областта на производството на керамични субстрати за електронни устройства.

В миналото, субстратът на схемата е комбинация от отделни компоненти или интегрални схеми и дискретни компоненти, за да се образува плосък материал, който отговаря на изискванията на цялостната функция на веригата. Тя изисква само електрическа изолация и проводимост. След като влязат в ерата на интелигентна информация, са необходими и електронни устройства за захранване, за да могат да преобразуват и контролират електрическата енергия, което значително подобрява изискванията за управление и преобразуване на захранването и консумираната мощност на устройствата. Съответно обикновените субстрати вече не могат да отговорят на високите изисквания за намаляване на термичното съпротивление на сложните захранващи устройства, контролиране на работната температура и осигуряване на надеждност, трябва да се замени субстрат с по-добра производителност и се появи нов вид керамичен субстрат.

Въз основа на изискванията за изпълнение на електронни устройства за керамични субстрати, материалът на субстрата трябва да има следните свойства:

1. Добра изолация и устойчивост на електрическо разграждане;

2. Висока топлопроводимост: топлопроводимост пряко засяга условията на работа и експлоатационния живот на полупроводници, и неравномерното разпределение на температурното поле, причинено от лошо разсейване на топлината също значително ще увеличи шума на електронни устройства;

3. Коефициентът на топлинно разширение съвпада с други материали, използвани в опаковката;

4. Добри високочестотни характеристики: ниска диелектрична константа и ниска диелектрична загуба;

5. Повърхността е гладка и дебелината е еднаква: тя е удобна за печат на схемата на повърхността на субстрата, и да се осигури еднаква дебелина на печатната схема.

В момента най-широко използваните керамични субстрат материали са главно Al2O3 алуминиев оксид и AlN алуминиев нитрид. Как се сравнява силикон нитрида с тяхната производителност? Следната таблица е основното сравнение на представянето на трите керамични субстрата. Може да се види, че силициевите нитридни керамични материали имат очевидни предимства, особено високата устойчивост на силициев нитрид керамични материали при високи температури, химическа инертност към металите и ултра-високи Механични свойства като твърдост и устойчивост на фрактури.

* Тестът за надеждност е броят пъти, когато материалът не е повреден при условие от -40 градуса по Целзий до 150 градуса по Целзий.

Тъй като силициевият нитрид е толкова отличен, защо все още има по-малко пазарно приложение и къде са възможностите за развитие? Всъщност, трите материала имат своите предимства и недостатъци. Например, въпреки че диалуминиев триоксид има слаба топлопроводимост и не може да се справи с тенденцията на развитие на високомощни полупроводници, производственият процес е зрял и евтин и все още има голямо търсене в полетата от нисък клас и среден клас. Алуминиев нитрид има най-добрата топлопроводимост и има добър мач с полупроводникови материали. Може да се използва в най-добрите отрасли, но механичните свойства са лоши, което влияе върху живота на полупроводниковите устройства и има по-висока цена на употреба. Силициевият нитрид има най-добра производителност по отношение на цялостната производителност, но входната бариера е висока. Понастоящем много местни изследователски институти и предприятия в Китай учат, но технологията е трудна, производствените разходи са високи и пазарът е малък, така че все още не са се появили големи приложения. Това е причината много компании все още чакат да видят и не са взели решение да увеличат инвестициите. Ситуацията обаче сега е различна, защото светът е навлязъл в критичен период за развитието на третото поколение полупроводници. Силициеви нитридни керамични верига субстрати са зрели продукти в Съединените щати и Япония. Китай има дълъг път в тази област. Има начин да се върви. С развитието на технологиите и увеличаването на търсенето на пазара, UNIPRETEC смята, че ще има все повече и повече резултати, които могат да бъдат показани.