Керамические подложки приобретают всё большую популярность благодаря достижениям в области техники, науки и технологий. Полезность керамические подложки не имеет себе равных в таких секторах, как автомобилестроение, электроника и возобновляемая энергетика. Керамическая подложка отличается от материалов прочностью, сроком службы, проводимостью и термостойкостью, которые влияют на общую функциональность.
Керамическая подложка: подробный обзор
Керамические подложки Это современные керамические материалы, обладающие конкурентоспособными преимуществами при использовании в качестве основы. Они обеспечивают прочную и долговечную основу для деталей в электронике, промышленности и автомобилестроении. Поверхность часто гладкая и однородная, чаще всего прямоугольной формы.
Свойства керамических подложек
Как уже упоминалось, керамические подложки обладают превосходными свойствами по сравнению с любыми конкурирующими аналогами.
|
Характеристики |
Описание |
|
Прочность |
Более высокая прочность на сжатие керамическая подложка делает их пригодными для применений, требующих структурной устойчивости. |
|
Термическая стабильность |
Керамические подложки могут выдерживать высокие температуры, что делает их пригодными для применения в автомобильной, промышленной и электронной промышленности. |
|
Электропроводность |
Керамическая подложка являются изолирующим материалом, их можно использовать для замедления тока. |
|
Стабильность |
Керамическая подложка Материал обладает хорошей размерной стабильностью. Это свойство находит применение в микроэлектронике. |
|
Коррозионная стойкость |
Керамические подложки являются инертными материалами, что делает их идеальным выбором для Керамический каталитический нейтрализатор |
Типы керамических подложек и их применение
Керамические подложки Существуют различные типы керамических подложек в зависимости от состава материала. Преимущества каждого материала позволяют инженерам использовать необходимую керамическую подложку для решения конкретных задач. Ниже представлен список различных керамических подложек:
Керамическая подложка из оксида алюминия
Глинозем Керамика – это многоцелевой материал. Она широко используется в областях, где требуется высокая термостойкость. Алюмооксидная керамика – идеальный изолятор. Она также обладает повышенной коррозионной стойкостью, что делает её идеальным выбором для… каталитические нейтрализаторы с керамической подложкой.
Керамика на основе оксида алюминия – отличный материал для изготовления сенсоров. Способность работать в суровых условиях, термостойкость и малый вес делают её идеальным материалом для сенсоров. Сенсоры из керамики на основе оксида алюминия обладают износостойкостью и увеличенным сроком службы. Керамика также используется в микроэлектронике благодаря своей структурной стабильности.
Алюмооксидная керамика уже завоевала популярность и в автомобильной промышленности. Использование алюмооксидной керамики в корпусе двигателя, как утверждается, повышает КПД до 46 %. Благодаря своим теплоизоляционным свойствам и сопротивлению, она удерживает энергию внутри системы. Это выгодно конечному пользователю, поскольку позволяет минимизировать расход топлива.
Алюмооксидная керамика также используется в качестве амортизаторов в автомобилях. В автомобилях Smart она снижает вибрации, возникающие при движении по неровным поверхностям или рельефу.
Керамическая подложка из нитрида алюминия (ALN Ceramic)
Aln керамика Материалы известны своей превосходной теплопроводностью. Они также обеспечивают более высокую электроизоляцию, что делает их идеальными для электронный субстрат. Как следует из названия Подложка из нитрида алюминия состоит в основном из глинозема (около 65%) и азота (34%).
Теплопроводность субстрат ALN значительно выше, чем у керамики на основе оксида алюминия. Aln Ceramic Имеет теплопроводность около 170 Вт/м·К. Обладает хорошими механическими свойствами (около 450 МПа) и часто применяется в промышленности. Коррозионная стойкость и меньшая диэлектрическая проницаемость.
Тепловое расширение Aln керамика меньше по сравнению с кремнием, используемым в микросхемах. Они также отличаются исключительной чистотой.
Приложения Керамика из нитрида алюминия
- Aln-субстраты используются в электронных датчиках
- Они являются хорошими материалами для печей из-за их более высокой термической стабильности.
- С Aln керамика не вызывают коррозии, могут использоваться в качестве каталитических материалов.
- Листы нитрида алюминия Используются в качестве подложек полупроводников. Благодаря более высокой теплопроводности обеспечивают хороший отвод тепла.
- Из-за более высокого электрического сопротивления, Aln-субстрат используются в качестве изоляционных материалов в энергетике.
- В микроволновом оборудовании Aln Ceramic используются как Керамическая упаковка материалы
Подложки из нитрида кремния (Si3N4)
Керамика из нитрида кремния Обладают хорошей теплопроводностью и превосходной механической прочностью. Их часто используют в качестве электронные субстраты. В отличие от Подложка из нитрида алюминия и подложка из оксида алюминия, Si3N4 субстраты отличаются большей выходной мощностью, компактностью и малым весом.
Применение керамики на основе нитрида кремния
- Изготовлен в виде тонких пластин Кремния нитридная керамика обеспечивают превосходное рассеивание тепла, что используется в силовой электронике.
- Высокотемпературные полупроводниковые применения сегодня предпочитают Si3N4 керамики из-за их чрезвычайной стабильности при повышенных температурах.
- Современные сенсорные технологии также используют Нитрид кремния (Si3N4) в области аэрокосмической, медицинской и других промышленных применений.
Сравнение различных типов керамических подложек
Давайте посмотрим на сравнительную таблицу ниже. Различные свойства, относящиеся к керамические подложки Данные приведены для справки. Они помогут вам выбрать идеальный вариант. керамическая подложка материал для желаемого вами применения.
|
|
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ |
|||
|
Название керамической подложки |
Керамика из оксида алюминия |
Aln Ceramic |
Нитрид кремния (Si3N4) |
|
|
Общие свойства |
Появление |
Белый |
Белый |
Белый |
|
Состав % |
96 - Al2O3 |
Алн |
Si3N4 |
|
|
Способность поглощать воду (%) |
0 |
0 |
– |
|
|
Насыпная плотность (г/см3) |
3.74 |
3.3 |
3.2 |
|
|
Отражательная способность (%) |
94 |
30 |
– |
|
|
Механические свойства |
Прочность на изгиб (МПа) - 3 балла |
450 |
450 |
800 |
|
Шероховатость поверхности |
0.2-0.75 |
0.3-0.6 |
0.55 |
|
|
Вязкость разрушения (МПам)1/2) |
3 |
3 |
6.5 |
|
|
Твердость (ГПа) |
14 |
11 |
15 |
|
|
Эластичность (ГПа) |
330 |
320 |
310 |
|
|
Развал |
<2 |
|
|
|
|
Тепловые свойства |
Коэффициент теплового расширения (м.д./град.С) |
6,5 – 7,5 |
2,5 – 3,5 |
3.3 |
|
Теплопроводность (Вт/мК) |
24 |
170 |
30-32 |
|
|
Удельная теплоемкость (Сп) |
750 |
720 |
680 |
|
|
Электрические свойства |
Диэлектрическая проницаемость (1МГц) |
9.8 |
8.5 |
7.8 |
|
Электрическая прочность (МВ/м) |
>15 |
>17 |
>14 |
|
|
Диэлектрические потери |
2 х 10-4 |
3 х 10-4 |
4 х 10-4 |
|
|
Объемное сопротивление |
>1014 |
>1014 |
>1010 (25 градусов Цельсия) |
|
Керамическая подложка в электронике
Достижения в области материаловедения и связанные с ними изобретения сделали керамику незаменимой в различных областях техники. Её называют несравненной, предлагая многочисленные технические преимущества. Поскольку для долгосрочного использования требуются прочность конструкции и долговечность, керамика часто используется в различных отраслях.
Что такое субстратная электроника?
Электроника субстрата В целом, это новая область с огромным потенциалом. Прошли времена металлических печатных плат и громоздких конструкций. Внедрение керамики в печатные платы открыло путь к повышению функциональности.
Подложки печатных плат – это, по сути, любой жёсткий материал, в который встраиваются важнейшие схемы. Проектирование печатных плат требует высокой точности. Наиболее распространённым материалом, используемым во всём мире, является армированная волокном эпоксидная смола благодаря своей жёсткости и другим свойствам.
Однако современные достижения науки показали, что керамику можно успешно использовать в качестве подложек для печатных плат. Давайте взглянем на электронику и на вклад современного материаловедения в эту область.
Керамическая подложка печатной платы
Печатные платы нового поколения пользуются популярностью благодаря лёгкому весу и миниатюрным размерам. Простота в работе — ещё одно преимущество, сделавшее этот продукт таким популярным среди разработчиков печатных плат. Керамическая подложка печатной платы имеет меньший коэффициент теплового расширения и более высокую теплопроводность.
Средний диапазон теплопроводности керамическая подложка печатной платы составляет около 9 – 20 Вт/мК. Керамическая подложка печатной платы Это просто печатные платы, установленные на керамической подложке. Материал подложки выбирается в зависимости от типа применения. Наиболее распространёнными материалами подложки, как уже упоминалось, являются оксид алюминия, Aln Ceramic и Si3N4
Преимущества печатных плат с керамической подложкой
- В отличие от печатных плат с металлическим покрытием, печатные платы с керамической подложкой обеспечивают лучшее рассеивание тепла. Эти электронные субстрат позволяет теплу легко проходить через плату, поскольку нет изоляционных слоев
- Керамическая подложка печатной платы Обеспечивает лучшую термическую совместимость благодаря меньшему коэффициенту расширения и более высокой термической стабильности. Эта стабильность часто наблюдается при рабочей температуре выше 350 °C.
- Электронный субстрат изготовленные из керамики устойчивы к любой химической эрозии при контакте с расплавленными металлами на печатной плате.
- Диэлектрические свойства керамической печатной платы также гарантируют идеальную работу системы в любых электронных устройствах.
Медь с прямым соединением
Они изготавливаются путем присоединения меди к керамическая подложка при высокотемпературной плавке – процесс диффузии. Популярным керамическим аналогом может быть оксид алюминия или Aln субстрат. субстраты dbc полезны в области постоянного тока и связанных с ним электронных приложений.
Преимущества субстратов DBC
- Объединение соединений более высокой чистоты с субстратом способствует лучшему рассеиванию тепла в DBC-субстраты.
- Термически вызванная нагрузка на компоненты очень хорошо справляется с DBC-субстраты.
- Технически допустимая рабочая температура пайки составляет 170–800°C. Такая рабочая температура не оказывает разрушающего воздействия на сопрягаемые материалы.
- Как и другие керамические подложки, они обладают коррозионной стойкостью и более высокой механической стабильностью.
- Возможность циклического переключения мощности DBC-субстраты соответствуют кремнию, что делает их полезными в электронике.
- Проводящие элементы печатной платы вытравлены на медном слое DBC-подложки. Подложка обеспечивает изоляцию системы от соседних секций и предотвращает короткое замыкание.
- Конкретные разделы, где Медные подложки с прямым соединением используются, в том числе, в солнечных батареях, лазерной технологии, источниках питания и аэрокосмической технике.
Заключение
Современный мир богат техническими изобретениями и их неоспоримыми преимуществами. Конечно, Керамические подложки Занимают особое место в материаловедении. Непревзойденные преимущества этого материала делают его идеальным для применения в электронике, промышленности, возобновляемой энергетике и многих других областях.