Substrat atau lembaran keramik digunakan dalam berbagai industri karena konduktivitas termalnya yang tinggi, isolasi listriknya yang tinggi, ketahanannya terhadap korosi, dan ketahanannya terhadap keausan yang tinggi. Substrat merupakan bagian penting dari perkembangan terkini. Hal ini karena substrat menawarkan dukungan dasar dan merupakan komponen penting dari sirkuit listrik.
Teruskan membaca blog ini sampai akhir untuk mengetahui lebih lanjut tentang substrat keramik utama, bagaimana mereka menggantikan logam dalam perangkat elektronik 3C, aplikasinya, dan kelebihannya.
3 substrat keramik yang paling umum adalah aluminium oksida, aluminium nitrida, dan berilium oksida.
1 Substrat keramik Aluminium Oksida (Al2O3): Ini adalah salah satu substrat keramik yang paling populer. Permukaan aluminium oksida halus dan memiliki porositas rendah. Ini digunakan dalam industri, energi terbarukan, dan elektrifikasi kendaraan. Mereka digunakan untuk memproduksi implan biomedis, tabung tungku suhu tinggi, dan konverter katalitik.
2 Substrat keramik Aluminium Nitrida (AlN): Memiliki kekuatan mekanik tinggi, ketahanan terhadap produk kimia, konduktivitas termal tinggi, ketahanan terhadap keausan dan korosi, serta isolasi listrik tinggi. Produk ini terutama digunakan dalam peralatan sintering, elemen konstruksi oven, teknologi medis, dan sensor elektronik.
3 Substrat keramik Berilium Oksida (BeO): Ini adalah konduktor termal dan isolator listrik terbaik. Isolasi listriknya mirip dengan Alumina. Biasanya digunakan dalam pembuatan isolator dan substrat elektronik yang memerlukan pembuangan panas yang efektif untuk menjaga kinerja dan stabilitas perangkat. Mereka digunakan dalam perangkat gelombang mikro, tabung vakum, magnetron, dan laser gas.
Mengapa Memilih Substrat Keramik?
Substrat Keramik memiliki sifat-sifat yang sangat baik sehingga cocok untuk digunakan pada perangkat elektronik. Keramik terbukti lebih baik daripada logam karena kualitas termal, mekanik, dan kimianya yang sangat baik. Berikut ini disebutkan beberapa sifat utamanya:
1 Sifat Fisik: Sifat fisiknya paling baik untuk perangkat portabel karena memerlukan bahan yang ringan untuk pembuatannya. Bahan substrat mengurangi berat bersih perangkat.
2 Sifat Kimia: Substrat organik dapat menahan suhu tinggi dan tahan terhadap korosi serta oksidasi. Substrat ini juga paling baik digunakan pada perangkat listrik karena sifat insulasinya.
3 Sifat Mekanik: Material keramik menawarkan ketahanan aus yang tinggi sehingga memungkinkan kinerja yang tahan lama, seperti yang telah Anda baca sebelumnya. Hal ini membuatnya sempurna untuk komputasi berperforma tinggi dan peralatan komunikasi 5G.
Substrat logam selalu digunakan dalam elektronik 3C karena konduktivitas dan ketangguhannya. Namun, masalah seperti pembuangan panas yang tidak efektif, risiko korosi, dan berat substrat logam muncul seiring kemajuan teknologi. Cacat ini memengaruhi kinerja dan ketahanan peralatan elektronik modern.
Oleh karena itu, untuk mengatasi tantangan ini, keramik kini digunakan dan terbukti efektif dalam elektronik 3C.
Aplikasi Substrat Keramik dalam Elektronik 3C
Ada banyak aplikasi substrat keramik. Berikut ini adalah beberapa di antaranya:
1 Elektronik Konsumen: Substrat Keramik banyak digunakan dalam elektronik konsumen. Substrat ini digunakan dalam telepon pintar untuk mengurangi ketebalan perangkat dan mengatur panas. Substrat keramik menawarkan daya tahan dan bobot yang ringan sehingga cocok untuk perangkat yang dapat dikenakan.
2 Perangkat Komputer: Fungsi utama substrat keramik adalah untuk menghilangkan panas agar kinerjanya terus-menerus. Laptop dan tablet memerlukan daya tahan dan portabilitas yang ditawarkan oleh keramik.
3 Perangkat Komunikasi: Substrat keramik telah menjadi komponen penting dari modul stasiun pangkalan, antena, dan penguat daya. Hal ini terutama disebabkan oleh kemajuan jaringan 5G.
Keunggulan Substrat Keramik
Ada banyak keuntungan dari substrat keramik. Beberapa di antaranya tercantum di bawah ini:
1 Berkelanjutan: Substrat keramik meningkatkan portabilitas karena bobotnya yang ringan sehingga mengurangi bobot perangkat. Keramik lebih ramah lingkungan dibandingkan logam. Keramik juga mendukung teknik produksi hijau.
2 Kemampuan Beradaptasi terhadap Lingkungan: Keramik dikenal mampu bertahan terhadap lingkungan yang keras seperti suhu tinggi, kelembaban tinggi, dan kondisi korosif. Perangkat elektronik bertahan lebih lama karena fleksibilitas keramik. Keramik juga membutuhkan lebih sedikit perawatan dan perbaikan.
3 Peningkatan Kinerja: Keramik membantu meningkatkan kinerja secara keseluruhan. Keramik secara efisien menghilangkan panas dan mengurangi risiko panas berlebih. Hal ini membuatnya sempurna untuk digunakan dalam aplikasi komunikasi frekuensi tinggi yang memberikan kinerja yang teratur dan andal.
Penggunaan Keramik dalam IC dan Semikonduktor
Pengemasan IC (Sirkuit Terpadu)
IC terdiri dari komponen-komponen chip silikon yang saling terhubung. Paket keramik digunakan untuk menyediakan isolasi listrik dan dukungan kedap udara dalam sirkuit terpadu.
Semikonduktor
Keramik utama di sektor semikonduktor adalah silika lebur. Silika lebur digunakan dalam wadah peleburan untuk ingot silikon, reaktor untuk deposisi silikon epitaksial, pembawa wafer, peralatan pemrosesan wafer tunggal, dan tangki etsa basah.
Alumina juga digunakan dalam peralatan pemrosesan wafer semikonduktor. Hal ini dikarenakan sifat isolasi listrik dan termalnya. Alumina memberikan konstanta dan rugi dielektrik yang rendah, konduktivitas termal yang tinggi, dan stabilitas kimia yang diperlukan untuk kinerja dan keandalan substrat IC serta pembuatan bahan semikonduktor keramik.
PCB Keramik
Keramik merupakan isolator yang baik yang mencegah aliran arus listrik. Keramik banyak digunakan dalam elektronik frekuensi tinggi, lampu LED, dan elektronika daya. Hal ini umumnya karena keramik dapat menghilangkan panas untuk meningkatkan kinerja dan keawetan. Keramik juga digunakan sebagai bahan substrat dalam Papan Sirkuit Cetak (PCB). PCB keramik terutama digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sedikit CTE (Koefisien Ekspansi Termal) dan sirkuit yang memerlukan konduktivitas termal yang tinggi.
Papan Sirkuit Cetak Keramik juga digunakan dalam elektronika daya untuk mengelola suhu tinggi dan memberikan stabilitas termal yang diperlukan untuk pembuangan panas yang tepat. Papan sirkuit keramik fleksibel dan tahan lama. Oleh karena itu, papan sirkuit ini dapat disesuaikan untuk menciptakan desain mekanis dan listrik yang kompleks.
FR-4 (Flame Retardant-4) dikenal luas sebagai bahan standar untuk produksi PCB. Ini adalah bahan laminasi resin epoksi yang diperkuat dengan kaca yang digunakan sebagai bahan PCB keramik. Nilai FR4 normal adalah 14 hingga 17 ppm/°C.
Anda harus tahu cara mengukur pipa. Ini akan membantu Anda memilih pipa yang Anda butuhkan dan memenuhi persyaratan Anda. Ada berbagai cara untuk mengukur pipa. Beberapa di antaranya tercantum di bawah ini:
1 Diameter Luar (OD): Anda dapat mengukur diameter luar pipa. Cukup ukur dari satu garis luar pipa ke garis luar yang berlawanan. Jarak antara kedua titik akan memberikan Anda diameter luar. Diameter luar juga mencakup ketebalan pipa.
2 Diameter Dalam (ID): Anda harus mengukur diameter dalam pipa. Ini akan memberi Anda volume pipa dan memberi tahu Anda secara pasti berapa banyak zat yang dapat ditampungnya. Untuk melakukannya, ukur salah satu ujung garis luar internal pipa ke garis luar yang berlawanan. Sekarang, jarak antara kedua titik tersebut akan menjadi diameter internal. Diameter internal tidak termasuk ketebalan pipa.
3 Ukuran Pipa Nominal (NPS): NPS memberi tahu Anda ukuran umum pipa. Anda dapat memahaminya dengan menambahkan diameter internal dengan setengah ketebalan pipa. Ini akan menghasilkan ukuran nominal pipa. Misalnya, jika NPS pipa adalah 4, maka diameter luarnya akan menjadi 4,5 inci dan bukan 4 inci.
Dimensi OD, ID, dan NPS
Penting untuk memahami dimensi diameter luar, diameter dalam, dan ukuran nominal pipa untuk mengukur pipa secara akurat. Dimensinya adalah sebagai berikut:
Diameter Luar (OD): Jika Anda ingin mengukur diameter luar pipa berukuran 1 inci, Anda akan terkejut mengetahui bahwa diameternya adalah 1,342 inci, bukan 1 inci. Hal ini karena alasan yang jelas bahwa diameter luar juga mencakup ketebalan material.
Diameter Dalam (ID): Dalam hal diameter dalam, diameter dalam akan lebih kecil daripada diameter luar karena tidak termasuk ketebalan pipa. Misalnya, jika pipa Schedule 40 2 inci memiliki diameter luar 2,375 inci, maka diameter dalamnya adalah 2,067 inci.
Orang-orang biasanya mencari diameter internal untuk pemilihan pipa PVC. Ini karena diameter internal akan memberikan ukuran yang tepat sesuai kebutuhan. Mempertimbangkan diameter eksternal dapat memberikan ukuran pipa PVC yang lebih besar dari yang dibutuhkan.
Ukuran Pipa Nominal (NPS): Nilai NPS umumnya lebih kecil dari diameter luar. Jika nilai ukuran pipa nominal adalah 2 inci maka diameter luarnya adalah 2,375 inci. Ini adalah seperangkat ukuran pipa standar yang dibuat di Amerika Utara.
Ketebalan Dinding Pipa
Dinding pipa tersedia dalam berbagai ketebalan. Ketebalan ini dikenal sebagai Schedules. Ketebalan pipa yang paling populer adalah 40. Anda dapat menggunakan Schedule 80 untuk menggunakan pipa dengan ketebalan dan kekuatan yang lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa dinding yang lebih tebal akan membuat pipa lebih kuat dan tahan lama.
Kesimpulan
Setelah membaca blog ini, Anda pasti sudah memperoleh cukup pengetahuan tentang tiga substrat keramik yang kemudian menggantikan logam dalam perangkat elektronik 3C. Substrat ini menawarkan berbagai keuntungan seperti keberlanjutan, kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan, dan peningkatan kinerja. Substrat keramik juga digunakan dalam sirkuit terpadu dan semikonduktor.