Pieaugošais pieprasījums pēc lieljaudas{0}}elektroniskā iepakojuma veicina nepārtrauktu keramikas substrātu un metalizācijas tehnoloģiju jaunināšanu.

Tādu nozaru kā jaunu enerģijas transportlīdzekļu, viedo tīklu, rūpniecisko barošanas avotu, mākslīgā intelekta serveru un kosmosa nozares straujās attīstības dēļ jaudas pusvadītāju ierīces attīstās uz augstāku spriegumu, lielāku strāvu, lielāku jaudas blīvumu un miniaturizāciju. Ievērojamais siltums, kas rodas ierīces darbības laikā, izvirza stingras prasības attiecībā uz siltuma izkliedes spējām, konstrukcijas uzticamību un iepakojuma materiālu ilgtermiņa stabilitāti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keramiskie pamatmateriāli, kas savieno mikroshēmas, shēmas un siltuma pārvaldības sistēmas, ir kļuvuši par galveno risinājumu lielas jaudas{0}}elektronisko ierīču iepakojuma jomā, pateicoties to augstajai siltumvadītspējai, lieliskajām izolācijas īpašībām un spēcīgajai mehāniskajai stabilitātei.

 

Lai gan tradicionālie FR-4 epoksīda-stikla šķiedras substrāti un metāla-substrāti piedāvā izmaksu priekšrocības, to ierobežotā siltumvadītspēja un salīdzinoši augstie termiskās izplešanās koeficienti (CTE) padara tos nepiemērotus augstas-temperatūras un lielas jaudas izmantošanai. Turpretim keramikas materiāliem ir CTE, kas ir cieši saskaņots ar pusvadītāju materiāliem, un tie saglabā stabilu veiktspēju sarežģītās vidēs; līdz ar to tos plaši izmanto jaudas moduļos, gaismas diodēs, IGBT, SiC ierīcēs un elektriskās piedziņas sistēmās jauniem enerģijas transportlīdzekļiem.

 

Pašlaik galvenie materiāli augstas -siltuma vadītspējas- keramikas pamatnēm ir alumīnija oksīds (Al₂O3), silīcija karbīds (SiC), alumīnija nitrīds (AlN) un silīcija nitrīds (Si₃N4). To vidū alumīnija oksīda keramika-, ko raksturo nobrieduši ražošanas procesi un zemas izmaksas-, izceļas kā viens no visplašāk izmantotajiem pamatmateriāliem elektroniskajā iepakojumā. Metalizēta alumīnija oksīda keramika, kas ražota, izmantojot progresīvas apstrādes metodes, piedāvā uzlabotu savienojamību ar vadītspēju, tādējādi izpildot elektronisko komponentu montāžas un ķēdes signālu pārraides prasības.

 

Strāvas ierīču veiktspējai turpinot uzlaboties, augstas{0}}tīrības alumīnija oksīda materiālu apstrāde virzās uz augstāku precizitāti. Augstas-tīrības alumīnija oksīda precīzi metalizēti keramikas komponenti-, kas ražoti, precīzi veidojot, saķepinot un virsmu metalizējot,-nodrošina konstrukcijas, kas piedāvā izcilu izolāciju un uzticamību, padarot tās ideāli piemērotas prasīgiem elektroniskiem komponentiem un rūpnieciskiem lietojumiem.

 

Augstas veiktspējas{0}}jaudas moduļu jomā alumīnija nitrīda (AlN) keramika ir izpelnījusies ievērojamu uzmanību tās augstās siltumvadītspējas, zemās dielektriskās konstantes un lielisko elektrisko īpašību dēļ. To siltumvadītspēju galvenokārt ietekmē tādi faktori kā režģa defekti, skābekļa saturs un saķepināšanas process.

 

Optimizējot materiālu formulējumus un ražošanas darbplūsmas, iekšējos defektus var samazināt līdz minimumam un uzlabot siltuma pārvaldības efektivitāti, padarot šos materiālus arvien piemērotākus lieljaudas{0}}elektroniskajam iepakojumam. Silīcija karbīda (SiC) keramika demonstrē ievērojamu potenciālu ekstremālās darbības vidēs, pateicoties tās augstajai izturībai, augstajai karstumizturībai un lieliskajai siltumvadītspējai. Tomēr to sarežģītā kristāla režģa struktūra uzliek stingras prasības attiecībā uz materiāla tīrību, saķepināšanas apstākļiem un mikrostrukturālo kontroli. Nākotnes sasniegumi-konkrēti graudu struktūras optimizācija un ar piemaisījumiem saistītu-defektu- samazināšana sola vēl vairāk uzlabot SiC keramikas substrātu vispārējo veiktspēju.

 

Pēdējos gados silīcija nitrīda (Si₃N₄) keramika ir kļuvusi par galveno attīstības jomu augstas{0}}uzticamības jaudas moduļiem. Salīdzinot ar tradicionālajiem keramikas materiāliem, tie piedāvā izcilu mehānisko izturību un izturību pret lūzumiem, efektīvi mazinot stresu, ko izraisa termiskās izplešanās neatbilstība termiskās cikla laikā. Līdz ar to augstas -stiprības metalizētas keramikas sastāvdaļas arvien vairāk tiek izmantotas jauno enerģijas transportlīdzekļu invertoros, augstsprieguma- jaudas moduļos un augstas{5}}uzticamības elektroniskajās sistēmās.

 

Keramikas materiāli pēc savas būtības ir izolējoši; tādēļ, lai atvieglotu elektriskos savienojumus un komponentu montāžu, ar virsmas apstrādi -jāveido metāla ķēdes slānis, kas pazīstams kā keramikas metalizācija. Izveidojot stabilu, labi savienotu metāla slāni uz keramikas virsmas, metalizācijas tehnoloģija nodrošina drošu savienojumu starp keramiku un metālu, padarot to par kritisku procesu elektroniskā iepakojuma ražošanā.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pašlaik nobrieduši keramikas metalizācijas procesi šajā nozarē ietver tiešo pārklājumu vara (DPC), tiešā savienojuma vara (DBC), aktīvo metāla cietlodēšanu (AMB), lāzera aktivētu metalizāciju (LAM) un biezu{0}}plēvi apdrukāto varu (TPC).

 

DPC procesā tiek izmantota izsmidzināšana, galvanizācija un fotolitogrāfija, lai izveidotu smalkas metāla ķēdes; to raksturo augsta ķēdes precizitāte un lieliska savienojuma veiktspēja, tāpēc tas ir piemērots augsta-blīvuma elektroniskajam iepakojumam. Tomēr augsto iekārtu investīciju izmaksu un vara slāņa biezuma ierobežojumu dēļ tā pielietojums galvenokārt ir koncentrēts precīzijas elektronisko ierīču jomā.

 

DBC process nodrošina savienojumu starp vara foliju un keramiku, izmantojot vara -skābekļa eitektisko reakciju, piedāvājot tādas priekšrocības kā procesa gatavība un augsta slodzes{1}}nestspēja. Lai gan to plaši izmanto jaudas moduļu iepakojumā, vara un keramikas termiskās izplešanās koeficientu atšķirības var izraisīt termisko spriegumu ilgstošas ​​-termiskās cikla laikā, tādēļ ir nepieciešams turpmāki uzlabot uzticamību.

 

AMB procesā tiek izmantota aktīvā metāla lodēšana, lai uzlabotu saikni starp keramikas un vara slāni, demonstrējot izcilu stabilitāti augstas{0}}temperatūras un lielas jaudas{1}}vidēs. Izstrādājot 800 V augstsprieguma{4}} platformas jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, AMB-Si₃N₄ keramikas substrāti arvien biežāk ir kļuvuši par iecienītāko augstas veiktspējas jaudas moduļu izvēli. Komponenti augstsprieguma lietojumiem-, piemēram, keramikas korpusi HVDC kontaktoriem-izvirza arvien stingrākas prasības keramikas materiālu izolācijas spējām, mehāniskajai izturībai un karstumizturībai.

 

Papildus tradicionālajām metalizācijas metodēm uzmanību iegūst jaunas lāzer{0}}metalizācijas tehnoloģijas. Šajā procesā tiek izmantoti lāzeri, lai modificētu keramikas virsmu, ļaujot selektīvi uzklāt metālu, veidojot shēmas; tas piedāvā tādas priekšrocības kā augsta apstrādes precizitāte un dizaina elastība. Keramikas metalizācijas tehnoloģija ir gatava paplašināt savu pielietojuma jomu nākotnē precizitātes elektronisko konstrukciju komponentu ražošanā.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pateicoties jaunu enerģijas transportlīdzekļu, enerģijas uzglabāšanas sistēmu un viedo enerģijas iekārtu pieaugumam, metalizētās keramikas izstrādājumu pielietojuma scenāriji nepārtraukti paplašinās. Piemēram, jaudas pusvadītāju metalizētie keramikas korpusi nodrošina stabilu iepakojuma vidi, uzlabojot ierīču siltuma un sprieguma pretestību. Līdzīgi metalizētās keramikas izolācijas caurules tiek plaši izmantotas augstsprieguma{2}}izolācijas konstrukcijās, kas nodrošina gan elektriskās izolācijas, gan mehāniskā atbalsta funkcijas.

 

Nozares tendences liecina, ka keramikas substrāti elektroniskajam iepakojumam attīstīsies uz augstāku siltumvadītspēju, izturību un uzticamību, kā arī lielāku precizitāti. No vienas puses, materiālu izpēte turpinās optimizēt keramikas sistēmas,{1}}piemēram, alumīnija oksīdu, alumīnija nitrīdu un silīcija nitrīdu,{2}}lai uzlabotu siltuma pārvaldības iespējas. No otras puses, metalizācijas procesi turpinās uzlabot ķēdes precizitāti, savienojuma izturību un ražošanas efektivitāti.

 

Pateicoties jaunu enerģijas transportlīdzekļu, rūpniecisko vadības sistēmu, datu centru barošanas avotu un atjaunojamās enerģijas uzglabāšanas iekārtu straujai paplašināšanai, precīzi metalizēta keramika kļūs par būtisku moderna elektroniskā iepakojuma sastāvdaļu. Keramikas-uz-metāla savienošanas tehnoloģiju optimizēšana, lai nodrošinātu ļoti uzticamus savienojumus, palīdzēs apmierināt nākotnes prasības pēc drošības un stabilitātes lieljaudas elektroniskajās ierīcēs.

 

Raugoties nākotnē, nozarei jāturpina sasniegt sasniegumus galvenajās tehnoloģijās,{0}}tostarp augstas -termiskās vadītspējas{2}}keramikas sagatavošanā, zemu-defektu saķepināšanas, augstas-precizitātes ķēžu modelēšanas un videi{{5}draudzīgu metalizācijas procesu jomā. Progresējoši produkti, piemēram,metalizēta alumīnija oksīda keramika elektriskiem komponentiemvirzība uz augstāku veiktspēju un plašākām pielietojuma jomām nodrošinās uzticamus pamatmateriālus, kas nepieciešami nākamās{0}}paaudzes jaudas elektroniskajām sistēmām.