Substraty DBC (Bezpośrednie miedziane) są szeroko stosowane w elektronice energetycznej i zastosowaniach o wysokiej wydajności ze względu na ich doskonałe właściwości termiczne i elektryczne. Te substraty składają się z bazy ceramicznej z warstwą miedzi połączonej bezpośrednio z nią, zapewniając solidną platformę do obwodów elektronicznych. Jednym z najczęstszych rodzajów substratów DBC są te wykonane z tlenku glinu (Al₂o₃) i azotku glinu (ALN). Chociaż oba materiały służą podobnym celom, mają one wyraźne cechy, które sprawiają, że są odpowiednie do różnych zastosowań.
Co to jest metalizacja DBC?
Metalizacja DBC odnosi się do procesu wiązania warstwy miedzi bezpośrednio na podłoże ceramiczne. Osiąga się to poprzez podgrzanie ceramiki i miedzi do wysokiej temperatury, umożliwiając miedź wytworzenie silnego wiązania z powierzchnią ceramiczną. Rezultatem jest substrat, który łączy termiczną i elektryczną izolację ceramiki z doskonałą przewodnością elektryczną miedzi. To sprawia, że podłoża DBC są idealne do aplikacji, takich jak moduły zasilania, oświetlenie LED i elektronika samochodowa.
Alumina ceramiczny substrat DBC
Tlenek glinu lub tlenku glinu (Al₂o₃) jest jedną z najczęściej stosowanych ceramiki w podłożach DBC. Oto kilka kluczowych cech środków ceramicznych tlenku glinu: podłoża DBC:
Przewodnictwo cieplne: tlenek glinu ma umiarkowaną przewodność cieplną, zwykle około 24-30 w/mk. Chociaż jest to niższe niż niektóre inne ceramiki, wystarczy do wielu zastosowań.
Opłacalność: Alumina jest stosunkowo niedrogie w porównaniu z innymi materiałami ceramicznymi, co czyni go popularnym wyborem dla zastosowań wrażliwych na koszty.
Siła mechaniczna: tlenek glinu znany jest z wysokiej wytrzymałości mechanicznej i trwałości, co sprawia, że jest odpowiedni dla wymagających środowisk.
Izolacja elektryczna: Podobnie jak większość ceramiki, aluminiowa jest doskonałym izolatorem elektrycznym, zapewniając bezpieczne działanie w zastosowaniach o wysokim napięciu.
Zastosowania: Ceramiczne podłoża DBC glinu są powszechnie stosowane w elektronice energetycznej, systemach sterowania samochodem i urządzeniach przemysłowych, w których umiarkowana wydajność termiczna jest dopuszczalna, a koszt jest istotnym czynnikiem.
Substrat DBC azotku aluminium
Aluminiowy azotek (ALN) to materiał ceramiczny premium, który oferuje doskonałą wydajność termiczną w porównaniu do tlenku glinu. Oto kluczowe cechy substratów DBC azotku aluminiowego:
Przewodnictwo cieplne: ALN ma wyjątkowo wysoką przewodność cieplną, od 150-180 W/mk. To sprawia, że idealnie nadaje się do zastosowań, w których skuteczne rozpraszanie ciepła ma kluczowe znaczenie.
Koszt: Aluminiowy azotek jest droższy niż tlen glinu ze względu na zaawansowane właściwości i bardziej złożony proces produkcji.
Rozbudowa termiczna: ALN ma współczynnik rozszerzania cieplnego, który ściśle odpowiada krzemowi, co czyni go doskonałym wyborem do zastosowań półprzewodnikowych.
Izolacja elektryczna: Podobnie jak glinowa, ALN jest doskonałym izolatorem elektrycznym, zapewniając niezawodną wydajność w zastosowaniach o dużej mocy.
Zastosowania: Podłoża DBC azotku aluminiowego są stosowane w modułach LED o dużej mocy, urządzeniach RF i mikrofalowych oraz zaawansowanych opakowaniach półprzewodnikowych, w których wymagane jest lepsze zarządzanie termicznie.
Kluczowe różnice między substratami DBC azotku glinu i aluminium
Przewodność cieplna: substraty DBC azotku glinu mają znacznie wyższą przewodność cieplną niż ceramiczne substraty DBC glinu. To sprawia, że ALN jest preferowanym wyborem dla zastosowań o dużej mocy, w których rozpraszanie ciepła ma kluczowe znaczenie.
Koszt: Alumina jest bardziej opłacalna, co czyni ją odpowiednią do aplikacji, w których ograniczenia budżetowe są problemem. Z drugiej strony ALN jest stosowany w aplikacjach o wysokiej wydajności, w których jego doskonałe właściwości uzasadniają wyższe koszty.
Wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze: podczas gdy oba materiały dobrze działają w środowiskach o wysokiej temperaturze, wyższa przewodność cieplna ALN i lepsze właściwości rozszerzeń cieplnych sprawiają, że jest bardziej odpowiedni do ekstremalnych warunków.
Zakres aplikacji: substraty DBC glinu są szeroko stosowane w elektronice zasilania ogólnej, podczas gdy substraty ALN DBC są preferowane w zaawansowanych aplikacjach, takich jak diody LED o dużej mocy, urządzenia RF i opakowanie półprzewodników.
