מאַטעריאַלס און קעראַקטעריסטיקס פון סעראַמיק סאַבסטרייץ

מיט די פּראָגרעס און אַנטוויקלונג פון טעכנאָלאָגיע, די אָפּערייטינג קראַנט, ארבעטן טעמפּעראַטור און אָפטקייַט אין דעוויסעס זענען ביסלעכווייַז ווערן העכער. אין סדר צו טרעפן די דעפּאָסיטיאַביליטי פון דעוויסעס און סערקאַץ, העכער באדערפענישן האָבן שוין שטעלן פאָרויס פֿאַר שפּאָן קעריערז. סעראַמיק סאַבסטרייץ זענען וויידלי געניצט אין די פעלדער ווייַל פון ויסגעצייכנט טערמאַל פּראָפּערטיעס, מייקראַווייוו פּראָפּערטיעס, מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס און הויך רילייאַבילאַטי.

דערווייַל די הויפּט סעראַמיק מאַטעריאַלס געניצט אין סעראַמיק סאַבסטרייץ זענען: אַלומינאַ (AL2O3), אַלומינום ניטרידע (אַלן), סיליציום ניטרידע (סי 3 נמלום קאַרבידע (SIC) און בעריליאַם אַקסייד (וועל).

מאַ טעריאַל	ריינקייַט	טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (W / קילאמעטער)	קאָרעוו עלעקטריקאַל קעסיידער	דיסראַפּטיוו	פעלד ינטענסיטי (קוו / מם
^	(	-	1	)	)	פיל ברייט אַפּלאַקיישאַנז
ALN	99%	150	8.9	15	העכער פאָרשטעלונג, אָבער העכער קאָס
beo	99%	310	6.4	10	פּודער מיט העכסט טאַקסיק, לימיט צו נוצן
SI3N4	99%	106	9.4	100	אָפּטימאַל קוילעלדיק פאָרשטעלונג
סיק	99%	270	40	0.7	בלויז פֿאַר נידעריק אָפטקייַט אַפּלאַקיישאַנז

לאָמיר זען די קורץ קעראַקטעריסטיקס פון די 5 אַוואַנסירטע סעראַמיקס פֿאַר סאַבסטרייץ ווי גייט:

1. אַלומינאַ (AL2O3)

AL2O3 כאָומאַדזשאַנאַס פּאָליקריסאַלס קענען דערגרייכן מער ווי 10 מינים, און די הויפּט קריסטאַל טייפּס זענען ווי גייט: α-al2o3, β-Al2o3, γ Al2o3 און Zea-Al2o3 און Zea-Al2o3 און Zea-Al2o3 און Zay al2o3 און Zea-Al2o3 און Zay al2o3 און Zay al2o3 און al-Al2o3 און al-Al2o3 און al-Al2o3 און £ 30 און זטאַ-אַל 2 אָ 3 און זטאַ-אַל 2 אָ 3 און זטאַ-אַל 2 אָ 3 און זטאַ-אַל 2 אָ 3 און זטאַ. צווישן זיי, α-Al2o3 האט די לאָואַסט טעטיקייט און איז די מערסט סטאַביל צווישן די פיר הויפּט קריסטאַל פארמען, און די אַפּאַראַט צעל איז אַ שפּיציק רהאָמבאָהעדראָן, וואָס געהערט צו די כעקסאַגאַנאַל קריסטאַל סיסטעם. α-Al2o3 סטרוקטור איז ענג, קעראַנדום סטרוקטור, קענען עקסיסטירן סטאַביל ביי אַלע טעמפּעראַטורעס; ווען דער טעמפּעראַטור ריטשאַז 1000 ~ 1600 ° C, אנדערע וועריאַנץ וועלן יונערז זענען ירעווסאַבלי יבערמאַכן אין α-al2o3.

פיגורע 1: קריסטאַל מיקראָסרוטורע פון ​​Al2o3 אונטער סעם סעם

מיט די כורל פון על 2 אָ 3 מאַסע בראָכצאָל און די פאַרקלענערן פון די קאָראַספּאַנדינג גלאז פאַסע מאַסע מאַסע בראָכצאָל, דער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, און ווען די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז דאַבאַלד קאַמפּערד מיט אַז ווען די מאַסע בראָכצאָל איז 90%.

כאָטש ינקריסינג די מאַסע בראָכצאָל פון AL2O3 קענען פֿאַרבעסערן די קוילעלדיק פאָרשטעלונג פון סעראַמיקס, עס אויך ינקריסאַז די סינטינג טעמפּעראַטור פון סעראַמיקס, וואָס מינאַצאַד פירט צו אַ פאַרגרעסערן אין פּראָדוקציע קאָס.

2. אַלומינום ניטרידע (ALN)

אַלן איז אַ מין פון גרופּע ⅲ-V קאַמפּאַונד מיט Wurtzite סטרוקטור. זיין אַפּאַראַט צעל איז אַלנ 4 טעטראַהעדראָן, וואָס געהערט צו כעקסאַגאַנאַל קריסטאַל סיסטעם און האט שטאַרק קאָוואַלענט בונד, אַזוי עס האט ויסגעצייכנט מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס און הויך-בענאַסי פּראָפּערטיעס און הויך בענאַסיטינג. טעאָרעטיש דענסיטי איז 3.2611 ג / קמ 3, אַזוי עס האט אַ הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, און די ריין אַלן קריסטאַל האט אַ טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון 320 וו / (m · ק) אין צימער טעמפּעראַטור, און די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די הייס פּרעסט. סאַבסטרייט קענען דערגרייכן 150 וו / (m · k), וואָס איז מער ווי 5 מאל אַז פון AL2O3. די טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט איז 3.8 × 10-6 ~ 4.4 × 10-6 / ℃, וואָס איז מיד מיט די טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַטיקס.

פיגורע 2: פּודער פון אַלומינום ניטרידע

אַלן סעראַמיקס האָבן העכער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי ווי אַל 2 אָ 3 סעראַמיקס, וואָס ביסלעכווייַז ריפּלייסיז אַל 2 אָ 3 סעראַמיקס אין הויך-מאַכט מאַכט עלעקטראָניק און אנדערע דעוויסעס וואָס דאַרפן הויך היץ קאַנדאַקשאַנז און האט ברייט אַפּלאַקיישאַן. אַלן סעראַמיקס זענען אויך באטראכט ווי די בילכער מאַטעריאַל פֿאַר די ענערגיע עקספּרעס פֿענצטער מאַכט וואַקוום עלעקטראָם עלעקטראָניק דעוויסעס רעכט צו זייער נידעריק צווייטיק עלעקטראָן ימישאַן קאָואַפישאַנט.

3. סיליציום ניטרידע (SI3N4)

SI3N4 איז אַ קאָוואַלאַנטלי באַנדאַד קאַמפּאַונד מיט דריי קריסטאַל סטראַקטשערז: α-si3n4, β-SI3N4 און γ-SI3N4. צווישן זיי, α-SI3N4 און β-SI3N4 זענען די מערסט פּראָסט קריסטאַל פארמען, מיט כעקסאַגאַנאַל סטרוקטור. דער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון איין קריסטאַל סי 3 נ 4 קענען דערגרייכן 400 וו / (m · k). אָבער, רעכט צו זיין פאָניאָן היץ, עס זענען לאַטאַס דעפעקץ אַזאַ ווי פרייַ אָרט און דיסלאָוטינג, און ימפּיוראַטיז גרונט פינקער טעווענטינג צו פאַרגרעסערן, אַזוי די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די פאַקטיש פייערד סעראַמיקס איז בלויז וועגן 20 וו / (מ · ק) . דורך אָפּטימיזינג די פּראָפּאָרציע און סינטערינג פּראָצעס, די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי האט ריטשט 106 וו / (m · k). די טערמאַל יקספּאַנשאַן קאָואַפישאַנט פון SI3N4 איז וועגן 3.0 × 10-6 / C, וואָס איז מיד מיט סי, סיס און גאַאַס מאַטעריאַלס, מאכן סי 3 נ 4 סעראַמיקס אַ אַטראַקטיוו סעראַמיק סאַבסטרייט מאַטעריאַל פֿאַר הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי.

פיגורע 3: פּודער פון סיליציום נייטרייד

צווישן די יגזיסטינג סעראַמיק סאַבסטרייץ, סי 3 נ 4 סעראַמיק סאַבסטרייץ זענען גערעכנט ווי אַ ויסגעצייכנט פּראָפּערטיעס אַזאַ ווי הויך כאַרדנאַס, הויך-פּערטשאַניקאַל שטאַרקייט און דיעלעקטריק אָנווער, טראָגן קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל קעגנשטעל. דערווייַל, עס איז פייווערד אין IGBT מאָדולע פּאַקקאַגינג און ביסלעכווייַז ריפּלייסיז AL2O3 און Aln סעראַמיק סאַבסטרייץ.

4. FILICON קאַרבידע (SIC)

איין קריסטאַל סיק איז באַוווסט ווי די דריט דור סעמיקאַנדאַקטער, וואָס די אַדוואַנטידזשיז פון גרויס באַנד ריס, הויך-ברייקדאַון וואָולטידזש, הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און הויך עלעקטראָן סאַטוראַטיאָן און הויך עלעקטראָן סאַטוראַטיאָן און הויך עלעקטראָן סאַטוראַטיאָן און הויך עלעקטראָן סאַטוראַטיאָן און הויך עלעקטראָן סאַטוראַטיאָן און הויך ילעקטראָן סאַטוראַטיאָן.

By adding a small amount of BeO and B2O3 to SiC to increase its resistivity, and then adding the corresponding sintering additives in the temperature above 1900℃ using hot pressing sintering, you can prepare the density of more than 98% of SiC ceramics. טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון סיק סעראַמיקס מיט פאַרשידענע ריינקייַט צוגעגרייט דורך פאַרשידענע סינטינג מעטהאָדס און אַדאַטיווז איז 100 ~ 490 וו / (מ · ק) אין צימער טעמפּעראַטור. ווייַל די דיעלעקטריק קעסיידערדיק פון סיק סעראַמיקס איז זייער גרויס, עס איז בלויז פּאַסיק פֿאַר נידעריק-אָפטקייַט אַפּלאַקיישאַנז און איז נישט פּאַסיק פֿאַר הויך-אָפטקייַט אַפּלאַקיישאַנז.

5. בעריליאַ (באַ)

די בעקיטע סטרוקטור און דער צעל איז קוביק קריסטאַל סיסטעם. די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי איז זייער הויך, ביר בראָכצאָל פון 99% וועטאָ סעראַמיקס, אין צימער טעמפּעראַטור, אין צימער טעמפּעראַטור, די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון דער זעלביקער ריינקייַט al2o3 סעראַמיקס. דער הויפּט ינסטרוקטיעס זענען נישט בלויז אַ זייער הויך היץ טעמפּעראַטור

פיגורע 5: קריסטאַל סטרוקטור פון בעריליאַ

די הויך טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און אַ נידעריק אָנווער קעראַקטעריסטיקס פון זענען אַזוי ווייַט גלייך דורך אנדערע סעראַמיק מאַטעריאַלס, אָבער איך האט זייער קלאָר ווי דער טאָג כיסאָרן, און די פּודער איז העכסט טאַקסיק.

דערווייַל, די קאַמאַנלי געוויינט סעראַמיק סאַבסטרייט מאַטעריאַלס אין טשיינאַ זענען דער הויפּט Al2o3, Aln און SI3N4. די סעראַמיק סאַבסטרייט געמאכט דורך LTCC טעכנאָלאָגיע קענען ויסשטימען פּאַסיוו קאַמפּאָונאַנץ אַזאַ ווי רעסיסטאָרס, קאַפּאַסאַטערז און ינדוקטאָרס אין די דריי-דימענשאַנאַל סטרוקטור. אין קאַנטראַסט צו די ינאַגריישאַן פון סעמיקאַנדאַקטער, וואָס זענען בפֿרט אַקטיוו דעוויסעס, LTCC האט הויך-געדיכטקייַט 3 ד ינטערקאַנעקט וויירינג קייפּאַבילאַטיז.