Substrat Keramik dan Kegunaannya

Substrat keramik telah mendapatkan popularitas dengan kemajuan dalam bidang teknik, sains dan teknologi. Kegunaan substrat keramik tak tertandingi di sektor seperti otomotif, elektronik, dan energi terbarukan. Substrat keramik berbeda dari material dalam hal daya tahan, umur pakai, konduktivitas, dan stabilitas termal yang berkontribusi terhadap fungsionalitas keseluruhan.

Substrat keramik: gambaran rinci

Substrat keramik adalah material keramik canggih yang menawarkan manfaat kompetitif saat digunakan sebagai fondasi. Material ini menyediakan fondasi yang kuat dan tahan lama untuk berbagai entitas di bidang elektronik, industri, dan otomotif. Permukaannya sering kali halus dan seragam serta sebagian besar berbentuk persegi panjang.

Sifat-sifat Substrat Keramik

Seperti disebutkan, substrat keramik mempunyai sifat-sifat yang unggul jika dibandingkan dengan substrat kompetitif lainnya.

Jenis-jenis Substrat Keramik dan Kegunaannya

Substrat keramik Ada beberapa jenis yang berbeda tergantung pada susunan materialnya. Sifat-sifat yang menguntungkan dari material yang berbeda membantu para insinyur menggunakan substrat keramik yang dibutuhkan untuk aplikasi yang diinginkan. Berikut ini adalah beberapa substrat keramik yang tercantum:

Substrat Keramik Alumina

Alumina Keramik adalah keramik serbaguna. Keramik ini banyak digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan stabilitas termal yang baik. Keramik alumina adalah isolator yang sempurna. Keramik ini juga menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik sehingga sangat cocok untuk konverter katalitik substrat keramik.

Keramik alumina merupakan material sensor yang baik. Kemampuannya untuk bertahan di lingkungan yang keras, tahan panas, dan bobot yang lebih ringan menjadikannya material yang ideal untuk sensor. Sensor yang terbuat dari keramik alumina menawarkan ketahanan aus dan memiliki masa pakai yang lebih lama. Sensor ini juga digunakan dalam mikroelektronika karena stabilitas strukturalnya.

Keramik alumina kini juga telah menguasai sektor otomotif. Keramik alumina bila digunakan dalam bodi mesin dikatakan dapat meningkatkan efisiensi hingga 46 %. Kemampuan isolasi panas dan ketahanannya menahan energi di dalam sistem. Hal ini menguntungkan pengguna akhir dalam hal meminimalkan penggunaan bahan bakar.

Keramik alumina juga digunakan sebagai peredam kejut pada mobil. Jika digunakan pada mobil pintar, keramik ini dapat mengurangi getaran yang disebabkan saat berkendara di permukaan atau medan yang tidak rata.

Substrat Keramik Aluminium Nitrida (ALN Keramik)

Keramik Aln Bahan-bahan tersebut dikenal karena konduktivitas termalnya yang unggul. Mereka juga menawarkan isolasi listrik yang lebih tinggi yang membuatnya sangat cocok untuk substrat elektronikSesuai dengan namanya Substrat Aluminium Nitrida sebagian besar terdiri dari alumina sekitar 65% dan 34% Nitrogen.

Konduktivitas termal dari substrat ALN jauh di atas keramik Alumina. Keramik Aln memiliki nilai konduktivitas termal sekitar 170 W/mK. Mereka menawarkan sifat mekanis yang baik sekitar 450 MPa dan sering digunakan dalam aplikasi industri. Mereka tahan korosi dan menawarkan konstanta dielektrik yang lebih rendah.

Ekspansi termal dari Keramik Aln lebih rendah dibandingkan dengan silikon yang digunakan dalam chip. Mereka juga memiliki kemurnian yang sangat tinggi.

Aplikasi dari Keramik Aluminium Nitrida 

• substrat Aln digunakan dalam sensor elektronik
• Mereka adalah bahan tungku yang baik karena stabilitas termalnya yang lebih tinggi
• Sejak Keramik Aln tidak korosif, dapat digunakan sebagai bahan katalitik.
• Lembaran aluminium nitrida digunakan sebagai substrat semikonduktor. Mereka menawarkan pembuangan panas yang baik karena konduktivitas termalnya yang lebih tinggi.
• Karena resistivitas listrik yang lebih tinggi, substrat aln digunakan sebagai bahan isolator dalam aplikasi listrik.
• Pada peralatan gelombang mikro Keramik Aln digunakan sebagai Kemasan keramik bahan

Substrat Silikon Nitrida (Si3N4)

Keramik silikon nitrida menawarkan konduktivitas termal yang baik dan kekuatan mekanik yang unggul. Mereka sering digunakan sebagai substrat elektronikTidak seperti Substrat aluminium nitrida dan substrat Alumina, Si3N4 substrat unggul dalam keluaran daya yang lebih besar, kekompakan dan bobot yang ringan.

Aplikasi Keramik Silikon Nitrida

• Diproduksi dalam bentuk pelat tipis Silikon nitrida Keramik menawarkan pembuangan panas yang sangat baik yang digunakan dalam elektronika daya.
• Aplikasi semikonduktor suhu tinggi saat ini lebih disukai Si3N4 keramik karena kestabilannya yang ekstrem pada suhu tinggi.
• Teknologi sensor modern juga menggunakan Silikon Nitrida (Si3N4) di bidang kedirgantaraan, medis dan aplikasi industri lainnya.

Perbandingan antara berbagai jenis substrat Keramik

Mari kita lihat bagan perbandingan yang diberikan di bawah ini. Berbagai properti yang berkaitan dengan substrat keramik diberikan untuk referensi. Data membantu Anda memilih yang ideal substrat keramik bahan untuk aplikasi yang Anda inginkan.

Substrat Keramik dalam Elektronik

Kemajuan dalam teknologi material dan penemuan terkait telah membuat keramik bermanfaat dalam berbagai bidang teknik. Keramik disebut tak tertandingi karena menawarkan banyak manfaat teknis. Karena teknik yang kuat dan keawetan diperlukan untuk aplikasi jangka panjang, keramik sering digunakan di berbagai sektor.

Apa itu Elektronika Substrat?

Elektronik substrat secara keseluruhan merupakan bidang yang sedang berkembang dengan potensi yang sangat besar. Berlalu sudah masa PCB logam dan desain yang membosankan. Pengenalan keramik ke dalam PCB telah membuka gerbang menuju fungsionalitas yang lebih baik.

Substrat papan sirkuit cetak pada dasarnya adalah bahan kaku yang menjadi tempat sirkuit penting dipasang. Desain papan sirkuit memerlukan presisi yang lebih tinggi. Bahan yang populer digunakan secara global adalah Epoxy yang diperkuat serat karena kekakuannya dan sifat-sifat lainnya.

Namun, kemajuan teknologi modern telah menunjukkan bahwa keramik dapat digunakan secara sukses sebagai substrat PCB. Mari kita lihat elektronika dan apa yang dilakukan ilmu material modern terhadap bidang tersebut.

PCB substrat keramik

Papan sirkuit cetak generasi baru ini populer karena bobotnya yang ringan dan bentuknya yang mini. Mudah digunakan adalah salah satu keunggulan lain yang menjadikan produk ini sangat digemari oleh para desainer PCB. PCB substrat keramik memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah dan konduktivitas termal yang lebih tinggi.

Kisaran rata-rata konduktivitas termal PCB substrat keramik adalah sekitar 9 – 20 W/mK. PCB substrat keramik hanyalah papan sirkuit cetak yang dipasang pada substrat Keramik. Bahan substrat dipilih tergantung pada jenis aplikasi. Bahan Substrat yang populer seperti yang dibahas di atas adalah Alumina, Keramik Aln dan Si3N4

Keunggulan PCB Substrat Keramik

• Tidak seperti PCB berlapis logam, PCB substrat keramik menawarkan sifat pembuangan panas yang lebih baik. substrat memungkinkan panas melewati papan dengan mudah karena tidak ada lapisan isolasi
• PCB substrat keramik menawarkan kompatibilitas termal yang lebih baik karena koefisien ekspansi yang lebih rendah dan stabilitas termal yang lebih tinggi. Stabilitas sering diamati berada di atas suhu kerja 350 derajat C.
• Substrat elektronik terbuat dari Keramik tahan terhadap erosi kimia apa pun akibat kontak logam cair di PCB.
• Sifat dielektrik PCB Keramik juga memastikan bahwa sistem yang digunakan dalam perangkat elektronik apa pun berfungsi sempurna.

Tembaga Terikat Langsung

Ini dibuat dengan mengikat Tembaga ke substrat keramik dalam proses peleburan - difusi suhu tinggi. Padanan keramik yang populer bisa berupa Alumina atau substrat aln. Itu substrat dbc berguna dalam bidang daya DC dan aplikasi elektronik terkait.

Keuntungan substrat DBC

• Penggabungan senyawa dengan kemurnian lebih tinggi ke substrat berkontribusi pada pembuangan panas yang lebih baik di substrat DBC.
• Tekanan yang disebabkan oleh panas pada komponen ditangani dengan sangat baik di substrat DBC.
• Suhu kerja penyolderan sekitar 170 – 800 derajat secara teknis layak. Suhu kerja tidak berdampak buruk pada material di sekitarnya.
• Seperti substrat keramik lainnya, mereka menawarkan ketahanan korosi dan stabilitas mekanis yang lebih tinggi
• Kemampuan siklus daya substrat DBC cocok dengan silikon yang membuatnya berguna dalam elektronik.
• Elemen konduktif pada PCB diukir pada lapisan tembaga di substrat DBC. Substrat memastikan untuk memisahkan sistem dari bagian yang berdekatan dan mencegah terjadinya hubungan arus pendek.
• Bagian tertentu dimana Substrat tembaga terikat langsung yang digunakan antara lain Sel Surya, Teknologi Laser, Catu Daya dan Dirgantara

Kesimpulan

Dunia modern dikaruniai dengan penemuan-penemuan teknis dan manfaat-manfaatnya yang unik. Tentu saja, Substrat keramik memegang tempat khusus dalam teknologi material. Manfaat tak tertandingi yang ditawarkan oleh material ini membuatnya sangat cocok untuk aplikasi di bidang elektronik, industri, energi terbarukan, dan masih banyak lagi.