Podłoże ceramiczne AlN do obwodów cienkowarstwowych: najlepsza platforma o wysokiej częstotliwości i dużej mocy
Podłoże ceramiczne AlN (azotek glinu) firmy Puwei Ceramic zostało zaprojektowane jako najważniejsza podstawa dla zaawansowanych obwodów cienkowarstwowych wymagających niezrównanej wydajności termicznej i elektrycznej. Łącząc ultra gładką powierzchnię (Ra ≤ 0,1 µm) z wyjątkową przewodnością cieplną (≥175-200 W/m·K), podłoże to zostało zaprojektowane specjalnie, aby umożliwić mikroelektronikę nowej generacji, obwody RF i pakowanie obwodów scalonych o dużej gęstości. Stanowi optymalny wybór, gdy integralność sygnału, rozpraszanie ciepła i miniaturyzacja mają kluczowe znaczenie.
Dlaczego AlN jest doskonałym podłożem dla precyzyjnych obwodów cienkowarstwowych
- Niezrównana jakość powierzchni cienkich folii: Super wypolerowane wykończenie powierzchni (Ra tak niskie jak 0,1 µm) zapewnia atomowo gładką podstawę, zapewniając równomierne osadzanie cienkich warstw (napylanie, odparowywanie), precyzyjną fotolitografię i umożliwiając tworzenie precyzyjnych obwodów niezbędnych w modułach wysokiej częstotliwości i komponentach mikrofalowych .
- Wyjątkowe zarządzanie ciepłem (5-8x lepsze niż tlenek glinu): Wysoka przewodność cieplna (≥175-200 W/m·K) aktywnie odprowadza ciepło z cienkowarstwowych ścieżek o dużej gęstości i aktywnych urządzeń, zapobiegając dryfowaniu wydajności i umożliwiając wyższą gęstość mocy w kompaktowych urządzeniach mocy i systemach laserowych.
- Optymalne właściwości elektryczne dla sygnałów o dużej prędkości: Niska stała dielektryczna (8,5-9,0) i tangens o niskiej stracie minimalizują opóźnienie i tłumienie sygnału przy częstotliwościach GHz. Wysoka rezystywność skrośna (>10¹⁴ Ω·cm) i wytrzymałość dielektryczna (15-25 kV/mm) zapewniają niezawodną izolację, co czyni go krytycznym elementem izolacyjnym w złożonych zespołach.
- Idealne dopasowanie CTE do półprzewodników: współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE ~4,5 ppm/°C) ściśle odpowiada krzemowi (Si) i arsenkowi galu (GaAs), minimalizując naprężenia termomechaniczne na osadzonych foliach i matrycach, zwiększając w ten sposób niezawodność opakowań mikroelektroniki i opakowań czujników .
- Zgodność z procesem pełnej metalizacji: Nieskazitelna powierzchnia AlN jest kompatybilna ze wszystkimi kluczowymi technikami metalizacji – w tym z cienkowarstwową (napylaną), miedzią bezpośrednio platerowaną (DPC) i drukiem grubowarstwowym – oferując maksymalną elastyczność projektowania dla konkretnych cienkowarstwowych mikroukładów hybrydowych lub grubowarstwowych mikroukładów hybrydowych .
Dane techniczne i właściwości podłoża
Nasze podłoża AlN są produkowane zgodnie z rygorystycznymi normami, zapewniając spójne i niezawodne właściwości w procesie wytwarzania cienkowarstwowych.
Właściwości materiałowe i elektryczne
- Materiał podstawowy: ceramika z azotku glinu (AlN) o wysokiej czystości
- Przewodność cieplna: Klasa standardowa: ≥175 W/(m·K) | Wysoka wydajność: ≥200 W/(m·K)
- Stała dielektryczna (εr): 8,5 – 9,0 @ 1 MHz
- Tangens straty dielektrycznej (tan δ): 0,001 – 0,005 @ 1 MHz
- Rezystywność objętościowa: > 10¹⁴ Ω·cm @ 25°C
- Wytrzymałość dielektryczna: 15 – 25 kV/mm
Właściwości powierzchniowe i mechaniczne
- Chropowatość powierzchni (Ra): Standardowy połysk: ≤ 0,4 µm | Super połysk: ≤ 0,1 µm (dla cienkiej folii)
- Płaskość: ≤ 10 µm na cal (25,4 mm) – krytyczna dla fotolitografii
- Wytrzymałość na zginanie (zginanie 3-punktowe): 300 – 400 MPa
- Moduł Younga: 310 – 330 GPa
- Twardość Vickersa: 1200 – 1400 HV
- Gęstość: ≥ 3,28 g/cm3
Standardowe wymiary i tolerancje
- Zakres grubości: 0,10 mm – 2,00 mm
- Typowa grubość: 0,25 mm, 0,38 mm, 0,50 mm, 0,63 mm, 1,00 mm
- Maksymalny rozmiar panelu: do 240 mm × 280 mm
- Tolerancja grubości: Zwykle ± 0,02 mm do ± 0,05 mm
AlN kontra Al2O3: Wybór odpowiedniego podłoża dla cienkiej warstwy
W przypadku wymagających zastosowań cienkowarstwowych AlN oferuje zdecydowaną przewagę nad bardziej powszechnym podłożem ceramicznym z tlenku glinu (Al2O3) :
- Wydajność cieplna: AlN (≥175 W/m·K) przewodzi ciepło 5-8 razy lepiej niż standardowy 96% Al2O3 (~24 W/m·K), co ma kluczowe znaczenie dla chłodzenia komponentów mikroelektronicznych o dużej mocy .
- Dopasowanie CTE: Współczynnik CTE AlN (~4,5 ppm/°C) jest niemal idealnie dopasowany do krzemu, redukując naprężenia w strukturach cienkowarstwowych i na związanych chipach w porównaniu do Al2O3 (~6,8 ppm/°C).
- Wydajność przy wysokich częstotliwościach: chociaż oba są dobrymi izolatorami, niższa stała dielektryczna AlN może zapewnić niewielką przewagę w zmniejszaniu obciążenia pojemnościowego i opóźnienia propagacji sygnału w zastosowaniach mikrofalowych o bardzo dużej szybkości.
- Dopasowanie aplikacji: Wybierz Al2O3 w przypadku obwodów drukowanych wrażliwych na koszty, o niższej mocy lub grubowarstwowych . Wybierz AlN, jeśli maksymalizujesz wydajność cieplną, pasmo przenoszenia wysokich częstotliwości lub niezawodność w przypadku matryc półprzewodnikowych.
Ukierunkowane scenariusze zastosowań
1. Obwody RF i mikrofalowe/fale milimetrowe
Podłoże wybierane dla cienkowarstwowych komponentów mikrofalowych : wzmacniacze mocy RF (GaN, GaAs), wzmacniacze niskoszumowe (LNA), filtry i rozwiązania antenowe w pakiecie (AiP) dla komunikacji 5G/6G, radarowej i satelitarnej. Gładka powierzchnia i stabilne właściwości elektryczne mają kluczowe znaczenie dla stałej kontroli impedancji i niskich strat przy wysokich częstotliwościach.
2. Elektronika i moduły dużej mocy
Stosowany jako podłoże bazowe do cienkowarstwowych, metalizowanych modułów mocy (np. w procesie DPC). Idealny do zintegrowanych stopni mocy, przetwornic DC-DC i sterowników, gdzie doskonałe rozprowadzanie ciepła AlN zarządza obciążeniem termicznym z urządzeń mocy, takich jak GaN HEMT lub SiC MOSFET, w kompaktowej obudowie.
3. Zaawansowana fotonika i optoelektronika
Zapewnia stabilną termicznie i izolującą elektrycznie platformę dla obwodów cienkowarstwowych w sterownikach diod laserowych, szybkich fotodetektorach i zintegrowanych modułach optycznych. Efektywne odprowadzanie ciepła jest kluczem do stabilności długości fali i trwałości w zastosowaniach optoelektronicznych .
4. Mikroelektronika hybrydowa o wysokiej niezawodności
Służy jako podstawa dla wyrafinowanych grubowarstwowych mikroukładów hybrydowych i modułów wielochipowych (MCM) w przemyśle lotniczym, obronnym i elektronice medycznej. Połączenie doskonałej powierzchni gotowej do tworzenia cienkich warstw i wysokiej przewodności cieplnej umożliwia tworzenie złożonych, wysokowydajnych KOMPONENTÓW CERAMICZNYCH i zespołów.
5. MEMS i zaawansowane opakowania czujników
Idealny do platform do pakowania czujników , szczególnie do czujników wysokiej temperatury lub wysokiej częstotliwości. Metalizacja cienkowarstwowa na AlN umożliwia utworzenie precyzyjnych elektrod, grzejników i połączeń wzajemnych, a stabilność materiału zapewnia dokładność i niezawodność czujnika.
Projektowanie dla produkcji: Przewodnik integracji procesu cienkowarstwowego
Pomyślna integracja naszych substratów AlN z procesem cienkowarstwowym wymaga zwrócenia uwagi na kluczowe szczegóły.
- Specyfikacja podłoża i zamawianie:
- Jasno określ wymagane wykończenie powierzchni (np. „Super Polish, Ra ≤ 0,1 µm”).
- Zdefiniuj wymagania dotyczące płaskości w oparciu o głębię ostrości sprzętu fotolitograficznego.
- Wybierz odpowiedni stopień przewodności cieplnej w oparciu o potrzeby w zakresie rozpraszania mocy.
- Kontrola przychodząca i czyszczenie:
- Po otrzymaniu należy sprawdzić podłoża pod kątem zarysowań lub cząstek w oświetleniu pomieszczenia czystego.
- Wykonaj standardowe czyszczenie przed osadzaniem: czyszczenie ultradźwiękowe w kolejnych kąpielach acetonu, alkoholu izopropylowego (IPA) i wody dejonizowanej (DI). Wysuszyć przefiltrowanym azotem.
- Aby uzyskać najwyższą przyczepność, zdecydowanie zaleca się czyszczenie plazmą tlenową o małej mocy (spopielanie) w celu usunięcia pozostałości substancji organicznych i aktywowania powierzchni.
- Osadzanie i modelowanie cienkich warstw:
- Warstwa adhezyjna: W przypadku folii metalowych (Cu, Au) zazwyczaj najpierw napyla się cienką warstwę adhezyjną (np. Ti, Cr).
- Osadzanie: Kontynuuj standardowy proces napylania lub odparowywania. Gładka powierzchnia AlN sprzyja równomiernemu, gęstemu wzrostowi filmu.
- Tworzenie wzorów: Stosuj standardowe procesy fotolitografii i trawienia (na mokro lub na sucho). Chemiczna obojętność AlN pozwala na użycie zwykłych środków trawiących bez niszczenia podłoża.
- Obróbka końcowa i montaż:
- Można przeprowadzić wyżarzanie w celu poprawy przyczepności i stabilności folii, zgodnie z zaleceniami dostawcy metalu.
- Kontynuuj mocowanie komponentów (łączenie matrycowe, SMT) i końcowe pakowanie.
Dostosowywanie i usługi OEM/ODM
Puwei zapewnia kompleksowe wsparcie inżynieryjne w celu dostosowania podłoży AlN do konkretnego projektu obwodów cienkowarstwowych i potrzeb w zakresie produkcji seryjnej.
Dostępne parametry dostosowywania
- Precyzyjne wymiary: dowolny niestandardowy rozmiar w ramach naszego maksymalnego rozmiaru panelu 240 mm x 280 mm. Obróbka o wąskich tolerancjach grubości, długości i szerokości.
- Inżynieria wykończenia powierzchni: Polerowanie niestandardowe w celu osiągnięcia określonej wartości Ra (do <0,1 µm). Możliwość polerowania dwustronnego.
- Podłoża wstępnie metalizowane: Oferujemy własną metalizację cienkowarstwową (np. napylanie Ti/Cu, Ti/Au) i usługi modelowania, dostarczając gotowe do montażu obwodzone podłoże.
- Zaawansowane funkcje: Wiercenie laserowe mikroprzelotek, obróbka wgłębień lub wgłębień oraz fazowanie krawędzi.
- Gatunki materiałów: Wybór standardowego (≥175 W/m·K) lub premium materiału AlN o wysokiej przewodności cieplnej (≥200 W/m·K).
Proces produkcyjny i zapewnienie jakości
Nasza pionowo zintegrowana produkcja gwarantuje, że każde podłoże AlN spełnia rygorystyczne wymagania elektroniki cienkowarstwowej.
- Synteza i formułowanie proszku: Proszek AlN o wysokiej czystości jest przygotowywany przy użyciu środków spiekających w celu uzyskania optymalnego zagęszczenia.
- Green Body Forming: Zaawansowane odlewanie taśmy lub prasowanie na sucho tworzy jednolite „zielone” arkusze o precyzyjnej grubości.
- Spiekanie w wysokiej temperaturze: Spiekanie w atmosferze azotu w temperaturach do 1850°C umożliwia osiągnięcie >99% gęstości teoretycznej i wysokiej przewodności cieplnej.
- Precyzyjne docieranie i polerowanie: Spiekane półprodukty są docierane na grubość, a następnie poddawane wieloetapowemu polerowaniu zawiesiną diamentową w celu uzyskania lustrzanego wykończenia powierzchni wymaganego w przypadku cienkich folii.
- Trasowanie i wycinanie laserowe: Duże panele są znakowane laserowo lub cięte na pojedyncze podłoża z czystymi, precyzyjnymi krawędziami.
- Rygorystyczna kontrola końcowa:
- 100% kontrola wzrokowa pod kątem wad powierzchniowych w powiększeniu.
- Pomiar chropowatości powierzchni (Ra) profilometrem.
- Weryfikacja wymiarowa (grubość, płaskość) przy użyciu precyzyjnych mierników.
- Badania okresowe przewodności cieplnej (ASTM E1461) i właściwości dielektrycznych.
Certyfikaty, zgodność i niezawodność
Puwei Ceramic przestrzega światowych standardów jakości, zapewniając podłoża, którym możesz zaufać w najbardziej krytycznych zastosowaniach.
- System zarządzania jakością: Certyfikat ISO 9001:2015 (nr certyfikatu: GXLH41023Q10642R0S).
- Zgodność środowiskowa: Pełna zgodność z dyrektywami RoHS i REACH. Materiały są nietoksyczne.
- Kontrola procesu i identyfikowalność: statystyczna kontrola procesu (SPC) dla kluczowych parametrów. Pełna identyfikowalność partii od surowca do gotowego podłoża.
- Testowanie niezawodności: Przeprowadzamy testy niezawodności na poziomie materiału i na żądanie możemy wesprzeć kwalifikację specyficzną dla aplikacji (cykle termiczne, HAST itp.).
Skontaktuj się Now
