Seramik alt tabakalar Mühendislik, bilim ve teknolojideki gelişmelerle birlikte popülerlik kazanmaya başlamıştır. seramik alt tabakalar otomotiv, elektronik ve yenilenebilir enerji gibi sektörlerde rakipsizdir. Seramik alt tabaka dayanıklılık, kullanım ömrü, iletkenlik ve termal kararlılık açısından genel işlevselliğe katkıda bulunan malzemelerden farklıdır.
Seramik alt tabaka: ayrıntılı bir genel bakış
Seramik alt tabakalar Temel olarak kullanıldığında rekabetçi avantajlar sunan gelişmiş seramik malzemelerdir. Elektronik, endüstri ve otomotiv alanlarındaki yapılar için dayanıklı ve güçlü bir temel oluştururlar. Yüzey genellikle pürüzsüz ve düzgündür ve büyük ölçüde dikdörtgen şeklindedir.
Seramik alt tabakaların özellikleri
Belirtildiği gibi seramik alt tabakalar, rakipleri ile karşılaştırıldığında üstün özelliklere sahiptir.
|
Özellikler |
Tanım |
|
Dayanıklılık |
Daha yüksek basınç dayanımı seramik alt tabaka Yapısal stabilite gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir. |
|
Termal Stabilite |
Seramik alt tabakalar Yüksek sıcaklığa dayanıklı olmaları nedeniyle otomotiv, endüstriyel ve elektronik uygulamaları için uygundurlar. |
|
Elektriksel İletkenlik |
Seramik alt tabaka yalıtkan bir malzemedir, akımın akışını yavaşlatmak için kullanılabilir. |
|
İstikrar |
Seramik alt tabaka Malzeme iyi boyutsal kararlılık sunar. Bu özellik, mikroelektronikte uygulama alanı bulur. |
|
Korozyon direnci |
Seramik alt tabakalar inert malzemelerdir ve bu da onları ideal bir seçim haline getirir Seramik alt tabaka katalitik konvertör |
Seramik Alt Tabakaların Çeşitleri ve Kullanımları
Seramik alt tabakalar Malzeme yapısına bağlı olarak farklı tiplerdedir. Farklı malzemelerin avantajlı özellikleri, mühendislerin istenen uygulama için gerekli seramik alt tabakayı kullanmalarına yardımcı olur. Farklı seramik alt tabakalar aşağıda listelenmiştir:
Alümina Seramik alt tabaka
Alüminyum oksit Seramik, çok amaçlı bir seramiktir. İyi termal stabilite gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılırlar. Alüminyum oksit seramikler mükemmel yalıtkanlardır. Ayrıca, daha yüksek korozyon direncine sahip oldukları için aşağıdakiler için idealdirler: seramik alt tabaka katalitik konvertörler.
Alümina seramikler iyi sensör malzemeleridir. Zorlu ortamlarda başarılı olma yeteneği, ısıya dayanıklılığı ve hafifliği onları sensörler için ideal bir malzeme haline getirir. Alümina seramikten üretilen sensörler aşınmaya dayanıklıdır ve daha uzun ömürlüdür. Ayrıca yapısal kararlılıkları nedeniyle mikroelektronikte de kullanılırlar.
Alümina seramik artık otomotiv sektörlerini de fethetti. Alümina seramiklerin motor gövdesinde kullanıldığında verimliliği 46 %'ye kadar artırdığı söyleniyor. Isı yalıtım yetenekleri ve dirençleri, sistem içindeki enerjiyi hapsederek son kullanıcıya yakıt tüketimini en aza indirme konusunda fayda sağlıyor.
Alümina seramikler, otomobillerde amortisör olarak da kullanılır. Akıllı otomobillerde kullanıldığında, engebeli zeminlerde veya arazilerde seyir halindeyken oluşan titreşimleri azaltır.
Alüminyum Nitrür Seramik alt tabaka (ALN Seramik)
Aln seramik malzemeler üstün ısı iletkenlikleriyle bilinir. Ayrıca daha yüksek elektrik yalıtımı sunarlar ve bu da onları ideal bir seçim haline getirir. elektronik alt tabakaAdından da anlaşılacağı gibi Alüminyum Nitrür alt tabakası büyük oranda 65% ve 34% Azot civarında alüminadan oluşmaktadır.
Isı iletkenliği ALN alt tabakası Alümina seramiğin çok üstündedir. Aln Seramik Yaklaşık 170 W/mK'lik bir termal iletkenlik değerine sahiptirler. 450 MPa civarında iyi mekanik özellikler sunarlar ve genellikle endüstriyel uygulamalarda kullanılırlar. Korozyona dayanıklıdırlar ve daha düşük dielektrik sabitine sahiptirler.
Termal genleşme Aln seramik Çiplerde kullanılan silikonla karşılaştırıldığında daha azdır. Ayrıca son derece saftırlar.
Uygulamaları Alüminyum Nitrür Seramik
- Aln substratları elektronik sensörlerde kullanılır
- Daha yüksek termal kararlılıkları nedeniyle iyi fırın malzemeleridir
- O zamandan beri Aln seramik Aşındırıcı olmadıkları için katalitik malzeme olarak kullanılabilirler.
- Alüminyum nitrür levhalar Yarı iletken alt tabaka olarak kullanılırlar. Yüksek ısı iletkenlikleri sayesinde iyi ısı dağılımı sağlarlar.
- Daha yüksek elektriksel direnç nedeniyle, Aln Substratı güç uygulamalarında yalıtkan malzeme olarak kullanılırlar.
- Mikrodalga ekipmanlarında Aln Seramik olarak kullanılır Seramik ambalaj malzemeler
Silisyum Nitrür (Si3N4) Alt Tabakaları
Silisyum nitrür seramik iyi ısı iletkenliği ve üstün mekanik dayanıklılık sunar. Genellikle şu şekilde kullanılır: elektronik alt tabakalar. Farklı Alüminyum nitrür alt tabaka ve Alümina alt tabaka, Si3N4 Substratlar daha yüksek güç çıkışı, kompaktlık ve hafiflik açısından öne çıkıyor.
Silisyum nitrür Seramiğin Uygulamaları
- İnce levhalar halinde üretilen Silisyum nitrür Seramik Güç elektroniğinde kullanılan mükemmel termal dağılım sağlar.
- Günümüzün yüksek sıcaklık yarı iletken uygulamaları tercih edilmektedir Si3N4 seramikler yüksek sıcaklıklarda aşırı kararlılıklarından dolayı.
- Modern sensör teknolojisi ayrıca şunları kullanır: Silisyum Nitrür (Si3N4) havacılık, tıbbi ve diğer endüstriyel uygulamalarda.
Farklı Seramik alt tabaka tipleri arasındaki karşılaştırma
Aşağıda verilen karşılaştırma tablosuna bir göz atalım. İlgili farklı özellikler seramik alt tabakalar Referans olarak verilmiştir. Veriler, ideal olanı seçmenize yardımcı olur. seramik alt tabaka İstediğiniz uygulamaya yönelik malzeme.
|
|
FARKLI TÜRDEKİ SERAMİK MALZEMELERİN KARŞILAŞTIRMA TABLOSU |
|||
|
Seramik alt tabakanın adı |
Alümina Seramik |
Aln Seramik |
Silisyum Nitrür (Si3N4) |
|
|
Genel Özellikler |
Dış görünüş |
Beyaz |
Beyaz |
Beyaz |
|
% kompozisyonu |
96 - Al2O3 |
Aln |
Si3N4 |
|
|
Su emme yeteneği (%) |
0 |
0 |
– |
|
|
Yığın Yoğunluğu (g/cm3) |
3.74 |
3.3 |
3.2 |
|
|
Yansıtıcılık (%) |
94 |
30 |
– |
|
|
Mekanik Özellikler |
Eğilme Dayanımı (MPA) - 3 puan |
450 |
450 |
800 |
|
Yüzey pürüzlülüğü |
0.2-0.75 |
0.3-0.6 |
0.55 |
|
|
Kırılma Tokluğu (MPam)1/2) |
3 |
3 |
6.5 |
|
|
Sertlik (GPa) |
14 |
11 |
15 |
|
|
Esneklik (GPa) |
330 |
320 |
310 |
|
|
Kamber |
<2 |
|
|
|
|
Termal Özellikler |
Termal Genleşme Katsayısı (ppm/degC) |
6,5 – 7,5 |
2,5 – 3,5 |
3.3 |
|
Isıl İletkenlik (W/mK) |
24 |
170 |
30-32 |
|
|
Özgül Isı (Cp) |
750 |
720 |
680 |
|
|
Elektriksel Özellikler |
Dielektrik Sabiti (1MHz) |
9.8 |
8.5 |
7.8 |
|
Dielektrik dayanım (MV/m) |
>15 |
>17 |
>14 |
|
|
Dielektrik Kaybı |
2 x 10-4 |
3 x 10-4 |
4 x 10-4 |
|
|
Hacim Direnci |
>1014 |
>1014 |
>1010 (25 derece) |
|
Elektronikte Seramik Alt Tabaka
Malzeme teknolojisindeki gelişmeler ve ilgili buluşlar, seramiği mühendisliğin farklı alanlarında faydalı hale getirmiştir. Çok sayıda teknik avantaj sunmaları nedeniyle eşsiz oldukları kabul edilmektedir. Uzun vadeli uygulama için sağlam mühendislik ve uzun ömür gerektiğinden, seramikler çeşitli sektörlerde sıklıkla kullanılmaktadır.
Substrat Elektroniği Nedir?
Alt tabaka elektroniği Tamamen muazzam bir potansiyele sahip, gelişmekte olan bir alandır. Metal PCB'lerin ve sıkıcı tasarımların günleri geride kaldı. PCB'lere seramiklerin eklenmesi, daha iyi işlevselliğe giden yolu açtı.
Baskılı devre kartı altlıkları, temel olarak kritik devrelerin yerleştirildiği herhangi bir sert malzemedir. Devre kartlarının tasarımı daha fazla hassasiyet gerektirir. Sertlikleri ve diğer özellikleri nedeniyle dünya çapında kullanılan popüler malzemeler fiber takviyeli epoksidir.
Ancak modern gelişmeler, seramiğin PCB alt tabakaları olarak başarıyla kullanılabileceğini ortaya koydu. Gelin, elektroniğe ve modern malzeme biliminin bu alana neler kattığına bir göz atalım.
Seramik alt tabaka PCB
Yeni nesil baskılı devre kartı, hafifliği ve minyatür yapısıyla popülerdir. Kolay işlenebilmesi, ürünü PCB tasarımcıları için vazgeçilmez kılan bir diğer özelliktir. Seramik alt tabaka PCB daha düşük termal genleşme katsayısına ve daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir.
Isı iletkenliğinin ortalama aralığı seramik alt tabaka PCB 9 – 20 W/mK civarındadır. Seramik alt tabaka PCB Seramik alt tabaka üzerine monte edilmiş baskılı devre kartlarıdır. Alt tabaka malzemesi, uygulama türüne göre seçilir. Yukarıda tartışılan popüler alt tabaka malzemeleri arasında Alümina, Aln Seramik ve Si3N4
Seramik Alt Tabakalı PCB'nin Avantajları
- Metal kaplı PCB'lerin aksine, seramik alt tabakalı PCB daha yüksek ısı dağılımı özellikleri sunar. Bu Elektronik alt tabaka Yalıtım katmanları olmadığından ısının tahtadan kolayca geçmesine izin verir
- Seramik alt tabaka PCB Daha düşük genleşme katsayısı ve daha yüksek termal kararlılığı sayesinde daha yüksek termal uyumluluk sunar. Kararlılığın genellikle 350°C çalışma sıcaklığının üzerinde olduğu gözlemlenir.
- Elektronik alt tabaka Seramikten yapılmış olup PCB'deki erimiş metallerin temasıyla oluşabilecek her türlü kimyasal aşınmaya dayanıklıdır.
- Seramik PCB'nin dielektrik özelliği aynı zamanda sistemin herhangi bir elektronik cihazda kullanıldığında kusursuz çalışmasını sağlar.
Doğrudan Bağlı Bakır
Bunlar, Bakırın bir metal üzerine bağlanmasıyla yapılır. seramik alt tabaka Yüksek sıcaklıkta eritme - difüzyon işlemi. Popüler seramik muadili Alümina veya Aln substratı. dbc substratları DC güç ve ilgili elektronik uygulamalarında kullanışlıdır.
DBC substratlarının avantajları
- Daha yüksek saflıktaki bileşiklerin bir alt tabakaya birleştirilmesi, üstün ısı dağılımına katkıda bulunur. DBC substratları.
- Bileşenler üzerindeki termal olarak oluşan stres çok iyi bir şekilde ele alınır. DBC substratları.
- Teknik olarak 170-800 derece civarında bir lehimleme çalışma sıcaklığı uygundur. Çalışma sıcaklığının, bitişikteki malzemeler üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur.
- Diğer seramik alt tabakalar gibi korozyon direnci ve daha yüksek mekanik stabilite sunarlar
- Güç döngüsü yeteneği DBC substratları elektronikte kullanışlı olmasını sağlayan silikonla eşleşir.
- PCB'deki iletken elemanlar, DBC alt tabakalarındaki bakır katmana kazınmıştır. Alt tabaka, sistemi bitişik bölümlerden ayırır ve kısa devreyi önler.
- Belirli bölümler Doğrudan bağlı Bakır alt tabakalar Güneş Pilleri, Lazer teknolojisi, Güç kaynağı ve Havacılık ve Uzay gibi alanlarda kullanılır
Çözüm
Modern dünya, teknik icatlar ve bunların belirgin faydalarıyla doludur. Elbette, Seramik alt tabakalar Malzeme teknolojisinde özel bir yere sahiptir. Malzemenin sunduğu benzersiz avantajlar, onu elektronik, endüstri, yenilenebilir enerji ve daha birçok alandaki uygulamalar için ideal hale getirir.