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El sustrato cerámico es el principal componente de los dispositivos semiconductores

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Sustrato cerámico

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Los dispositivos semiconductores se utilizan ampliamente en la generación de energía eólica, la generación de energía solar fotovoltaica, los vehículos eléctricos, la iluminación LED y otros campos.

Los materiales de empaquetado de semiconductores son sustratos que transportan componentes electrónicos y sus interconexiones y tienen un buen aislamiento eléctrico.

Las ventajas de los sustratos cerámicos son, entre otras, las siguientes

Buen aislamiento y resistencia a las averías eléctricas;

Alta conductividad térmica: afecta a las condiciones de funcionamiento y a la vida útil de los semiconductores, y la distribución desigual del campo de temperatura causada por una mala disipación del calor también aumentará en gran medida el ruido de los dispositivos electrónicos;

El coeficiente de dilatación térmica se ajusta a otros materiales utilizados en el embalaje;

Buenas características de alta frecuencia: baja constante dieléctrica y pérdida;

Superficie lisa y espesor uniforme: Es conveniente imprimir el circuito en la superficie del sustrato y garantizar que el grosor del circuito impreso sea uniforme.

Estado de desarrollo de los materiales de sustrato cerámico para dispositivos semiconductores

1. Sustrato cerámico BeO

Entre los materiales de óxido de berilio, se trata de un material cerámico poco frecuente con una alta resistencia y una gran conductividad térmica entre los óxidos. Su conductividad térmica a temperatura ambiente puede alcanzar los 250W/(m.k), lo que equivale a la conductividad térmica de los metales.

2. Sustrato cerámico de óxido de aluminio

La cerámica de óxido de aluminio es actualmente el material de sustrato cerámico más maduro para la tecnología de producción y procesamiento.

El sustrato cerámico de óxido de aluminio tiene las ventajas de la baja pérdida dieléctrica, la poca relación entre las propiedades eléctricas y la temperatura, la alta resistencia mecánica y la buena estabilidad química.

3. Sustrato cerámico de nitruro de aluminio (el mejor en la actualidad)

La cerámica AIN es uno de los pocos materiales no metálicos con alta conductividad térmica. Su conductividad térmica es más de 5 veces la del sustrato cerámico de óxido de aluminio, que puede alcanzar más de 170W/|(m.k).

Además, el coeficiente de expansión térmica de la AIN es de (3,8~4,4) multiplicado por 10-6/℃, que coincide con el coeficiente de expansión térmica de los materiales de los chips semiconductores, como el SI y el carburo de silicio.

En la actualidad, los sustratos cerámicos para placas de circuito impreso de AIN se utilizan principalmente en las industrias de gama alta.