Elektroniikan, puolijohteiden, teholaitteiden ja kehittyneiden pakkausten aloilla substraatti on tärkeä materiaali, joka kuljettaa sirua, muodostaa sähköliitännät ja helpottaa lämmön poistumista.Eri sovelluksissa on hyvin erilaiset vaatimukset substraatin lämmönjohtavuudelle, eristykselle, lämpölaajenemissovitukselle ja korkean taajuuden{0}}suorituskyvylle..
Seuraavassa on yleisten substraattimateriaalien luokitukset ja niiden tyypilliset sovellukset.
Luokiteltu materiaalityypin mukaan: 6 pääsubstraattia
|
Alustan tyyppi |
Edustava materiaali |
Lämmönjohtavuus (W/m·K) |
Sähköeristys |
Tyypilliset sovellukset |
|
Orgaaniset substraatit |
FR-4 (epoksihartsi + lasikuitu) ABF (Ajinomoto Build-up Film{0}}) |
0.3–0.5 |
✅ Hyvä |
• Kulutuselektroniikan emolevyt • Matkapuhelin-/tietokonepiirilevyt • Pakkausalustat (ABF prosessorille/GPU:lle) |
|
Metalliset alustat |
Alumiini-pohjainen (Al) Kupari-pohjainen (Cu) |
1–2 (integraalinen) (Metallisytimen korkea lämmönjohtavuus, mutta alhainen eristyskerros) |
Vaatii eristyskerroksen |
• LED-valaistus • Tehomoduulit • Autoelektroniikka |
|
Keraamiset alustat |
Alumiinioksidi (Al2O3) Alumiininitridi (AlN) Piikarbidi (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (mutta yleensä johtava!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC on puolijohde) |
• Tehomoduulit (IGBT) • LED-kiinnikkeet • RF-laitteet • Anturit |
|
Suora{0}}sidottu kupari (DBC) |
Al2O3 + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Keraamikerroseristys) |
• Sähköajoneuvojen invertterit • Aurinkosähköinvertterit • Teollisuuden moottorikäytöt |
|
Aktiivinen metallijuotto (AMB) |
AlN + Cu (aktiivinen juote) |
170–200 |
✅ |
• Huippuluokan{0}}sähköauton pääasema (800 V alusta) • Rautatiekuljetukset |
|
Silikon/lasi alusta |
Yksikiteinen pii Ultra-ohut lasi |
150 1.0 |
❌ (Si johtaa sähköä) ✅ |
• 2.5D/3D IC-pakkaus • Tuuletus- • MEMS |
Avainten valintaopas: tarpeiden mukainen
✅ Vaatii "korkean lämmönjohtavuuden + korkean eristyksen" → Valitse keraamiset alustat
Kustannus-Tehokas vaihtoehto: 96 % alumiinioksidia (Al₂O₃)
Edullinen, sopii keskitehoisille{0}}LED-lampuille ja teollisuusvirtalähteille
Suorituskykyinen{0}}vaihtoehto: alumiininitridi (AlN)
Lämmönjohtavuus on 6–8 kertaa sähköautoissa, 5G-tukiasemissa ja lasereissa käytetyn Al₂O3:n
Huomautus: Vaikka piikarbidilla (SiC) on korkea lämmönjohtavuus, se on sähköä johtavaa eikä sitä voida käyttää suoraan eristävänä alustana! Sitä käytetään vain piikarbiditeholaitteiden substraattina (ei--pakkausalustana).
✅ "korkea taajuus, pieni häviö" → Valitse erikoiskeramiikka tai lasi
LTCC (Low Temperature Co{0}}Ceramic): Käytetään millimetriaalto{1}}moduuleissa (5G/tutka)
Kvartsi/lasi alustat: Vakaa dielektrisyysvakio, käytetään RF MEMS:issä
✅ "Alhaiset kustannukset + suuri alue" → Valitse orgaaniset alustat
FR-4: Valtavirta kulutuselektroniikan alalla
ABF: Huippuluokan CPU/GPU-pakkaus (esim. Intel, AMD)
✅ "Täydellinen lämmönpoisto + korkea luotettavuus" → Valitse DBC/AMB
DBC AlN:ssä: Käytetään Tesla Model 3 -inverttereissä
AMB: Vahvempi sidos kuin DBC, parempi lämmönkestävyys
Yhteenveto:Ei ole olemassa "parasta" alustaa, vain "sopivin" substraatti.
Kulutuselektroniikka → Orgaaniset alustat (ABF/FR-4)
Tehoelektroniikka → keraamiset alustat (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Korkean{0}}taajuuden tiedonsiirto → LTCC / lasi
Kehittynyt pakkaus → Silicon Interposer + orgaaninen uudelleenjakelu
Substraatin käsittelytarpeisiin,ota meihin yhteyttä.Yuchang Laser tarjoaa ilmaisia näytteitä testausta varten.
