Podłoże ceramiczne zawierające 99,6% tlenku glinu: najlepszy podkład termiczny dla diod laserowych dużej mocy
Podłoże ceramiczne Puwei zawierające 99,6% tlenku glinu zostało zaprojektowane specjalnie w celu spełnienia ekstremalnych wymagań termicznych, mechanicznych i elektrycznych w zastosowaniach optoelektronicznych dużej mocy. Podłoże to, wykonane z tlenku glinu (Al₂O₃) o ultrawysokiej czystości (>99,6%), zapewnia wyjątkowe odprowadzanie ciepła, doskonałą izolację elektryczną i solidną stabilność mechaniczną. Służy jako kluczowy, wysokowydajny fundament do montażu komponentów mikroelektronicznych dużej mocy, takich jak diody laserowe, zapewniając niezawodne działanie, dłuższą żywotność i maksymalną wydajność w wymagających systemach.
Dlaczego 99,6% tlenek glinu to złoty standard w montażu diod laserowych dużej mocy
- Optymalne zarządzanie ciepłem (wysoka przewodność cieplna): Skutecznie odprowadza ciepło ze złącza diody laserowej, zapobiegając uciekaniu ciepła, przesunięciu długości fali i katastrofalnym awariom, maksymalizując w ten sposób moc wyjściową i żywotność urządzenia.
- Doskonała izolacja elektryczna i wydajność przy wysokich częstotliwościach: Doskonałe właściwości dielektryczne (wysoka rezystywność objętościowa, styczna o niskich stratach) zapewniają niezawodną izolację, dzięki czemu idealnie nadają się do urządzeń zasilających i zapewniają stabilną pracę w obwodach RF i zastosowaniach mikrofalowych .
- Wyjątkowa wytrzymałość mechaniczna i stabilność wymiarowa: Wysoka twardość i wytrzymałość na zginanie zapobiegają wypaczeniu lub pękaniu pod wpływem naprężeń termicznych i obciążeń mechanicznych, zapewniając precyzyjne ustawienie elementów optycznych przez cały okres użytkowania produktu.
- Doskonała odporność chemiczna i plazmowa: Obojętny na większość środków chemicznych i odporny na erozję plazmową, dzięki czemu nadaje się do trudnych warunków produkcyjnych (np. przetwarzanie półprzewodników) i wymagających warunków użytkowania końcowego.
- Doskonała jakość powierzchni dla precyzyjnego łączenia: Można ją przetwarzać w celu uzyskania bardzo gładkiej, płaskiej powierzchni (niski współczynnik Ra), co ma kluczowe znaczenie dla wysokiej jakości mocowania matrycy (połączenia epoksydowe, lutowane lub eutektyczne) wrażliwych prętów i chipów diody laserowej.
- Sprawdzona niezawodność i opłacalność: Oferuje najlepszą równowagę wydajności i kosztów w zastosowaniach wymagających dużej mocy w porównaniu z bardziej egzotyczną ceramiką, zapewniając niezawodne i ekonomiczne rozwiązanie do produkcji masowej.
Dane techniczne i właściwości materiału
Nasze podłoża zawierające 99,6% tlenku glinu charakteryzują się precyzyjnymi, spójnymi właściwościami, kluczowymi dla niezawodnego projektowania systemów optoelektronicznych.
Podstawowy materiał i właściwości fizyczne
- Skład materiału: > 99,6% tlenek glinu (Al₂O₃)
- Gęstość: 3,90 - 3,98 g/cm3
- Kolor: biały / kość słoniowa
- Absorpcja wody: 0% (w pełni gęsty)
- Wytrzymałość na zginanie (zgięcie 3-punktowe): 350 - 450 MPa
- Wytrzymałość na ściskanie: > 2500 MPa
- Twardość (Vickers): > 1500 HV (≈ 9 Mohsa)
- Odporność na pękanie (K1C): ~ 4 MPa·m¹/²
Właściwości termiczne
- Przewodność cieplna: 25 - 30 W/(m·K) @ 25°C
- Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE): 7,0 - 7,5 x 10⁻⁶/°C (25-300°C)
- Maksymalna temperatura ciągłego użytkowania: 1600°C
- Odporność na szok termiczny (ΔT): Doskonała (w zależności od materiału, wysoka)
- Ciepło właściwe: ~ 880 J/(kg·K)
Właściwości elektryczne
- Rezystywność skrośna: > 10¹⁴ Ω·cm @ 25°C; > 10¹¹ Ω·cm @ 500°C
- Stała dielektryczna (εr): 9,5 - 9,8 @ 1 MHz, 25°C
- Tangens straty dielektrycznej (tangens δ): < 0,0002 @ 1 MHz
- Wytrzymałość dielektryczna (napięcie przebicia): > 15 kV/mm
Przewaga 99,6% tlenku glinu: wydajność a czystość
Czystość 99,6% oznacza znaczny skok wydajności w porównaniu ze standardowym tlenkiem glinu wynoszącym 96%. Zmniejszona zawartość zanieczyszczeń (głównie krzemionki i innych tlenków) powoduje:
- Wyższa przewodność cieplna: bardziej wydajny transport fononów dla lepszego rozpraszania ciepła.
- Poprawiona wytrzymałość mechaniczna: Mniej defektów na granicach ziaren skutkuje wyższą wytrzymałością na zginanie i ściskanie.
- Doskonałe właściwości elektryczne: Niższe straty dielektryczne i wyższa rezystywność objętościowa, szczególnie w podwyższonych temperaturach.
- Lepsze wykończenie powierzchni: Możliwość uzyskania gładszej, pozbawionej defektów powierzchni po polerowaniu, co ma kluczowe znaczenie dla klejenia.
- Zwiększona czystość chemiczna: zmniejszone ryzyko zanieczyszczenia w wrażliwych procesach, dzięki czemu nadaje się do zaawansowanych opakowań mikroelektroniki .
Podstawowe scenariusze zastosowań
1. Diody laserowe dużej mocy i lasery na ciele stałym pompowane diodami (DPSSL)
Podstawowa aplikacja. Stosowany jako podłoże montażowe dla diod laserowych z pojedynczym emiterem, listew diodowych i stosów w przemysłowych systemach cięcia/spawania, estetyce medycznej, pompowaniu laserem światłowodowym i systemach LiDAR. Zarządzanie temperaturą ma kluczowe znaczenie dla utrzymania jakości wiązki i stabilności mocy.
2. Oświetlenie LED i półprzewodnikowe o wysokiej jasności
Służy jako element pomocniczy o wysokiej przewodności cieplnej lub podstawa pakietu dla chipów LED dużej mocy w reflektorach samochodowych, projektorach i oświetleniu przemysłowym. Skutecznie przekazuje ciepło ze złącza LED do radiatora, zapobiegając osłabieniu strumienia świetlnego i zmianie koloru.
3. Elektronika RF i mikrofalowa
Stosowany jako podłoże izolacyjne dla elementów mikrofalowych, takich jak tranzystory mocy RF i wzmacniacze. Doskonałe właściwości dielektryczne wysokich częstotliwości i dobra przewodność cieplna sprawiają, że nadaje się do modułów wysokiej częstotliwości w telekomunikacji i radarach.
4. Zaawansowana hybrydowa mikroelektronika i moduły mocy
Działa jako solidna płyta bazowa dla grubowarstwowych mikroukładów hybrydowych i mikroobwodów hybrydowych , zapewniając izolację galwaniczną i stabilną platformę dla rezystorów, przewodów i dołączonych chipów ceramicznych z nadrukiem sitodrukowym w sterowaniu lotniczym, medycznym i przemysłowym.
5. Opakowania czujników i elektronika wysokotemperaturowa
Zapewnia stabilną, izolującą platformę do pakowania czujników , szczególnie w przypadku czujników ciśnienia, temperatury i gazów o wysokiej temperaturze. Jego kluczowe zalety to obojętność chemiczna i stabilność termiczna.
Wytyczne dotyczące integracji i montażu diod laserowych
Właściwa integracja jest kluczem do odblokowania pełnej wydajności diody laserowej i podłoża z tlenku glinu. Wykonaj następujące ogólne kroki:
- Przygotowanie i czyszczenie podłoża:
- Dokładnie oczyścić podłoże stosując sekwencyjne kąpiele acetonu, alkoholu izopropylowego (IPA) i wody dejonizowanej w myjce ultradźwiękowej w celu usunięcia zanieczyszczeń organicznych i cząstek stałych.
- Aby uzyskać najwyższą niezawodność (np. w hermetycznie zamkniętych opakowaniach), należy wykonać czyszczenie plazmą tlenową, aby uzyskać idealną energię powierzchniową do klejenia.
- Metalizacja (jeśli jest wymagana):
- Jeżeli konieczne jest bezpośrednie lutowanie lub lutowanie twarde, powierzchnia podłoża może wymagać metalizacji. Puwei może dostarczyć podłoża z uprzednio nałożonymi cienkowarstwowymi lub grubowarstwowymi warstwami metali (np. Ti/Pt/Au, Mo/Mn wypalane z powłoką Ni/Au).
- Wybór metody mocowania matrycy:
- Klej epoksydowy: Stosuj żywice epoksydowe o wysokiej przewodności cieplnej, izolujące elektrycznie lub przewodzące. Zapewnij równomierne pokrycie i minimalną grubość linii wiązania.
- Lut miękki (np. In, SnPb, SnAgCu): Zapewnia dobrą przewodność cieplną i elektryczną. Użyj topnika odpowiedniego do zastosowania i zapewnij całkowity rozpływ.
- Lut twardy / wiązanie eutektyczne (np. AuSn, AuSi): Zapewnia najwyższą przewodność cieplną i wytrzymałość mechaniczną, niezbędną w urządzeniach o największej mocy. Wymaga precyzyjnej kontroli temperatury i często tworzącej się atmosfery gazowej.
- Proces klejenia: Użyj precyzyjnej spoiwa matrycowego, aby umieścić chip diody laserowej na podłożu z dokładnym wyrównaniem. Nałożyć wybrany materiał wiążący i utwardzić/lutować zgodnie z określonym profilem procesu.
- Łączenie przewodów i montaż końcowy: Podłącz połączenia elektryczne diody do podkładek podłoża lub przewodów zewnętrznych za pomocą złotego lub aluminiowego drutu.
- Interfejs termiczny do radiatora: Przymocuj zmontowane podłoże do radiatora systemu za pomocą pasty termoprzewodzącej, podkładek przewodzących ciepło lub warstwy lutowia/lutu twardego, aby uzyskać najniższy opór cieplny.
Dostosowywanie i usługi OEM/ODM
Puwei specjalizuje się w dostosowywaniu podłoży zawierających 99,6% tlenku glinu do dokładnych wymagań mechanicznych, termicznych i elektrycznych.
Parametry dostosowywania obejmują:
- Wymiary i geometria: dowolny rozmiar, od miniaturowych żetonów po duże talerze. Niestandardowe kształty, otwory, szczeliny i profile krawędzi obrabiane z zachowaniem wąskich tolerancji (osiągalne ± 0,01 mm).
- Grubość: od 0,1mm (cienkie wafle) do kilku milimetrów.
- Wykończenie powierzchni: Wypalane, szlifowane, docierane lub polerowane do określonej chropowatości powierzchni (Ra). Polerowane wykończenia do Ra < 0,05 μm do wzrostu epitaksjalnego lub ultragładkich powierzchni wiążących.
- Metalizacja: Pełna, niestandardowa metalizacja (przód/tył, przelotki) przy użyciu procesów grubowarstwowych (sitodruk) lub cienkowarstwowych (napylanie/odparowywanie) z różnymi metalami (Au, Ag, Pt, Ni, Cu).
- Współspalanie i struktury wielowarstwowe: Możliwość wytwarzania złożonych wielowarstwowych podłoży Al₂O₃ z zakopanymi przewodnikami do zaawansowanych opakowań elektronicznych .
Proces produkcyjny i zapewnienie jakości
Nasz proces produkcyjny został zaprojektowany tak, aby zapewnić najwyższą czystość, gęstość i dokładność wymiarową.
- Wybór surowców i mielenie: Wybiera się i miely bardzo drobny proszek Al₂O₃ o wysokiej czystości (>99,6%) w celu uzyskania jednolitego rozkładu wielkości cząstek poniżej mikrona.
- Formowanie: Proszek formuje się w pożądany kształt przy użyciu zaawansowanych technik, takich jak odlewanie taśmy (w przypadku cienkich, płaskich podłoży), prasowanie na sucho lub prasowanie izostatyczne.
- Odspajanie i spiekanie: Część „zielona” poddawana jest kontrolowanym cyklom termicznym w celu usunięcia spoiw organicznych, a następnie spiekaniu w wysokiej temperaturze (>1600°C) w powietrzu w celu osiągnięcia >99% gęstości teoretycznej.
- Precyzyjna obróbka: Spiekane półfabrykaty są obrabiane do ostatecznych wymiarów przy użyciu diamentowych narzędzi szlifierskich (szlifowanie CNC, krojenie w kostkę, wiercenie). Na tym etapie uzyskuje się wymagane wąskie tolerancje i wykończenie powierzchni.
- Metalizacja (jeśli określono): Warstwy metalu są nakładane i wzorowane za pomocą sitodruku (gruba folia) lub osadzania próżniowego (cienka folia), a następnie fotolitografii i trawienia.
- Końcowa kontrola i testowanie:
- 100% kontrola wizualna pod kątem usterek.
- Weryfikacja wymiarowa za pomocą komparatorów optycznych, maszyn współrzędnościowych i skanerów laserowych.
- Przykładowe badania kluczowych właściwości materiału (gęstość, wytrzymałość) i właściwości elektrycznych.
Certyfikaty, zgodność i niezawodność
Puwei angażuje się w dostarczanie produktów spełniających najwyższe standardy jakości i niezawodności na rynki światowe.
- System Zarządzania Jakością: Certyfikat ISO 9001:2015.
- Zgodność materiału: Wszystkie materiały są zgodne z dyrektywami RoHS i REACH.
- Kontrola procesu: Statystyczna kontrola procesu (SPC) wdrożona dla parametrów krytycznych w celu zapewnienia spójności między partiami.
- Identyfikowalność: Pełna identyfikowalność materiałów i procesów dla każdej partii produkcyjnej.
- Dane dotyczące niezawodności: Na żądanie możemy zapewnić lub wesprzeć testy niezawodności specyficzne dla aplikacji (cykle termiczne, przechowywanie w wysokiej temperaturze).
Skontaktuj się Now
