Seramik alt tabakalar veya levhalar, yüksek ısı iletkenliği, yüksek elektrik yalıtımı, korozyon direnci ve yüksek aşınma direnci nedeniyle çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Alt tabakalar, temel destek sağladıkları ve elektrik devrelerinin önemli bileşenleri oldukları için son gelişmelerin vazgeçilmez bir parçasıdır.
Ana seramik alt tabakalar, 3C elektronik cihazlarda metallerin yerini nasıl aldıkları, uygulamaları ve avantajları hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu blogu sonuna kadar okumaya devam edin.
En yaygın 3 seramik substrat alüminyum oksit, alüminyum nitrür ve berilyum oksittir.
1 Alüminyum Oksit (Al2O3) seramik alt tabaka: En popüler seramik alt tabakalardan biridir. Alüminyum oksit yüzeyi pürüzsüzdür ve düşük gözeneklidir. Endüstriyel, yenilenebilir enerji ve araç elektrifikasyonunda kullanılır. Biyomedikal implantlar, yüksek sıcaklık fırın tüpleri ve katalitik konvertörlerin üretiminde kullanılır.
2 Alüminyum Nitrür (AlN) seramik alt tabaka: Yüksek mekanik mukavemet, kimyasal maddelere karşı direnç, yüksek ısı iletkenliği, aşınma ve korozyona karşı yüksek direnç ve yüksek elektrik yalıtımı sunarlar. Çoğunlukla sinterleme ekipmanlarında, fırın yapı elemanlarında, tıbbi teknolojide ve elektronik sensörlerde kullanılırlar.
3 Berilyum Oksit (BeO) seramik alt tabaka: Bu, en iyi ısı iletkeni ve elektrik yalıtkanıdır. Elektrik yalıtımı Alümina'ya benzer. Genellikle, cihaz performansını ve kararlılığını korumak için etkili ısı dağılımı gerektiren elektronik yalıtkanların ve alt tabakaların üretiminde kullanılır. Mikrodalga cihazlarda, vakum tüplerinde, magnetronlarda ve gaz lazerlerinde kullanılırlar.
Neden Seramik Alt Tabakalar Seçilmelidir?
Seramik Alt Tabaka, elektronik cihazlarda kullanıma uygun olmasını sağlayan mükemmel özelliklere sahiptir. Seramiklerin, mükemmel termal, mekanik ve kimyasal özellikleri sayesinde metallerden daha iyi olduğu kanıtlanmıştır. Başlıca özelliklerinden bazıları aşağıda belirtilmiştir:
1 Fiziksel Özellikler: Üretimleri için hafif malzeme gerektirdiklerinden, fiziksel özellikleri taşınabilir cihazlar için en iyisidir. Altlık malzemesi, cihazın net ağırlığını azaltır.
2 Kimyasal Özellikler: Organik substrat yüksek sıcaklığa dayanıklıdır, korozyona ve oksidasyona dayanıklıdır. Yalıtım özellikleri nedeniyle elektrikli cihazlarda kullanım için de idealdir.
3 Mekanik Özellikler: Seramik malzeme, daha önce de okuduğunuz gibi, uzun ömürlü performans sağlayan yüksek aşınma direnci sunar. Bu da onları yüksek performanslı bilgi işlem ve 5G iletişim ekipmanları için mükemmel kılar.
Metal alt tabakalar, iletkenlikleri ve dayanıklılıkları nedeniyle 3C elektronikte her zaman kullanılmıştır. Ancak, teknoloji ilerledikçe etkisiz ısı dağılımı, korozyon riski ve metal alt tabakaların ağırlığı gibi sorunlar ortaya çıkmaktadır. Bu kusurlar, modern elektronik ekipmanların çalışma ve dayanıklılığını etkilemektedir.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için artık seramikler kullanılmaya başlandı ve 3C elektroniğinde etkili olduğu kanıtlandı.
3C Elektronikte Seramik Alt Tabakaların Uygulamaları
Seramik alt tabakaların birçok uygulama alanı vardır. Bunlardan birkaçı şunlardır:
1 Tüketici Elektroniği: Seramik Alt Tabakalar, tüketici elektroniğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Akıllı telefonlarda, cihazın kalınlığını azaltmak ve ısı yönetimi sağlamak için kullanılır. Seramik alt tabakalar, dayanıklılık ve hafiflik sunarak giyilebilir cihazlar için uygundur.
2 Bilgisayar Cihazları: Seramik alt tabakaların temel işlevi, sürekli performans için ısıyı dağıtmaktır. Dizüstü bilgisayarlar ve tabletler, seramiklerin sunduğu dayanıklılık ve taşınabilirlik gerektirir.
3 İletişim Cihazları: Seramik alt tabakalar, baz istasyonu modüllerinin, antenlerin ve güç amplifikatörlerinin vazgeçilmez bir bileşeni haline gelmiştir. Bu durum, esas olarak 5G ağının gelişmesinden kaynaklanmaktadır.
Seramik Alt Tabakaların Avantajları
Seramik alt tabakaların birçok avantajı vardır. Bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:
1 Sürdürülebilir: Seramik alt tabakalar, hafiflikleri sayesinde taşınabilirliği artırır ve cihazın ağırlığını daha da azaltır. Seramikler, metallere kıyasla çevre dostudur. Ayrıca yeşil üretim tekniklerini de destekler.
2. Çevreye Uyumluluk: Seramiklerin yüksek sıcaklık, yüksek nem ve aşındırıcı koşullar gibi zorlu ortamlara dayanıklı olduğu bilinmektedir. Seramik esnekliği sayesinde elektronik cihazlar daha uzun ömürlüdür. Ayrıca daha az bakım ve onarım gerektirir.
3 Performans İyileştirmesi: Seramik, genel performansın iyileştirilmesine yardımcı olur. Isıyı verimli bir şekilde dağıtır ve aşırı ısınma riskini azaltır. Bu sayede, düzenli ve güvenilir performans sağlayan yüksek frekanslı iletişim uygulamalarında kullanım için mükemmeldir.
Seramiklerin IC'lerde ve Yarı İletkenlerde Kullanımları
IC (Entegre Devreler) Paketleme
Entegre devreler (IC'ler), birbirine bağlı silikon çip bileşenlerinden oluşur. Seramik paketler, entegre devrelerde elektriksel yalıtım ve hermetik destek sağlamak için kullanılır.
Yarı iletken
Yarı iletken sektöründeki ana seramik, erimiş silikadır. Erimiş silika, silisyum külçe potalarında, epitaksiyel silisyum biriktirme reaktörlerinde, gofret taşıyıcılarında, tek gofret işleme araçlarında ve ıslak aşındırma tanklarında kullanılır.
Alümina, yarı iletken yonga işleme ekipmanlarında da kullanılır. Bu, elektriksel ve termal yalıtım özelliklerinden kaynaklanır. Entegre devre alt katmanlarının performansı ve güvenilirliği ile seramik yarı iletken malzemelerin üretimi için gerekli olan düşük dielektrik sabiti ve kaybı, yüksek termal iletkenlik ve kimyasal kararlılık sağlar.
Seramik PCB'ler
Seramikler, elektrik akımının akışını engelleyen harika yalıtkanlardır. Yüksek frekanslı elektronik, LED aydınlatma ve güç elektroniğinde yaygın olarak kullanılırlar. Bunun nedeni genellikle performansı ve uzun ömürlülüğü artırmak için ısıyı dağıtmasıdır. Ayrıca Baskılı Devre Kartlarında (PCB) alt tabaka malzemesi olarak da kullanılırlar. Seramik PCB'ler, genellikle düşük CTE (Isı Genleşme Katsayısı) gerektiren uygulamalarda ve yüksek ısı iletkenliği gerektiren devrelerde kullanılır.
Seramik Baskılı Devre Kartları, yüksek sıcaklıkları yönetmek ve uygun ısı dağılımı için gereken termal kararlılığı sağlamak amacıyla güç elektroniğinde de kullanılır. Seramik devre kartları esnek ve dayanıklıdır. Bu nedenle, karmaşık mekanik ve elektriksel tasarımlar oluşturmak için özelleştirilebilirler.
FR-4 (Alev Geciktirici-4), PCB üretimi için yaygın olarak kullanılan standart bir malzemedir. Seramik PCB malzemesi olarak kullanılan, camla güçlendirilmiş bir epoksi reçine laminat malzemesidir. Normal FR4 alev geciktirici katsayısı (CTE) 14 ila 17 ppm/°C'dir.
Boruları nasıl ölçeceğinizi bilmelisiniz. Bu, ihtiyacınız olanları seçmenize ve gereksinimlerinizi karşılamanıza yardımcı olacaktır. Boruları ölçmenin çeşitli yolları vardır. Bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:
1 Dış Çap (OD): Boruların dış çapını ölçebilirsiniz. Borunun bir dış hattından diğer dış hattına kadar ölçüm yapmanız yeterlidir. İki nokta arasındaki mesafe size dış çapı verecektir. Dış çap aynı zamanda borunun kalınlığını da içerir.
2 İç Çap (ID): Boruların iç çapını ölçmelisiniz. Bu, borunun hacmini verir ve tam olarak ne kadar madde tutabileceğini gösterir. Bunu yapmak için, borunun iç dış hattının bir ucunu karşı dış hattına kadar ölçün. İki nokta arasındaki mesafe iç çapı verecektir. İç çap, borunun kalınlığını içermez.
3 Nominal Boru Boyutu (NPS): NPS, borunun genel boyutunu gösterir. Bunu, iç çapa boru kalınlığının yarısı eklenerek bulabilirsiniz. Bu, borunun nominal boyutunu verecektir. Örneğin, bir borunun NPS değeri 4 ise, dış çap 4 inç değil 4,5 inç olacaktır.
OD, ID ve NPS boyutları
Boruları doğru bir şekilde ölçmek için dış çap, iç çap ve nominal boru boyutunun boyutlarını anlamak önemlidir. Boyutlar aşağıdaki gibidir:
Dış Çap (OD): 1 inçlik bir borunun dış çapını ölçmek isterseniz, bunun 1 inç değil 1,342 inç olacağını öğrenince şaşırabilirsiniz. Bunun nedeni, malzemenin kalınlığının da hesaba katılmasıdır.
İç Çap (ID): İç çap, borunun kalınlığını hesaba katmadığı için dış çaptan daha küçük olacaktır. Örneğin, 2 inçlik bir Schedule 40 borunun dış çapı 2,375 inç ise, iç çapı 2,067 inç olacaktır.
PVC boru seçiminde genellikle iç çapa bakılır. Çünkü bu, ihtiyacınız olan doğru boyutu sağlayacaktır. Dış çapı hesaba katmak, gerekenden daha büyük bir PVC boru boyutu elde etmenizi sağlayabilir.
Nominal Boru Boyutu (NPS): NPS değeri genellikle dış çaptan daha küçüktür. Nominal boru boyutu değeri 2 inç ise, dış çap 2,375 inç olacaktır. Kuzey Amerika'da üretilen standart bir boru boyutu setidir.
Boru Duvarlarının Kalınlığı
Boru duvarları çeşitli kalınlıklarda gelir. Bunlara Schedule (Çizelge) denir. En popüler boru kalınlığı 40'tır. Daha kalın ve dayanıklı borular kullanmak için Schedule 80'i kullanabilirsiniz. Bu, daha kalın duvarların boruyu daha güçlü ve uzun ömürlü hale getireceğini gösterir.
Çözüm
Bu blogu okuduktan sonra, 3C elektronik cihazlarda metallerin yerini alan üç seramik alt tabaka hakkında yeterli bilgi edinmiş olmalısınız. Sürdürülebilirlik, çevreye uyum ve performans iyileştirmeleri gibi çeşitli avantajlar sunar. Seramik alt tabakalar ayrıca entegre devrelerde ve yarı iletkenlerde de kullanılır.