Podłoża ceramiczne są niezbędne w opakowaniu systemów mikroelektromechanicznych (MEMS), zapewniając wyjątkowe właściwości termiczne, mechaniczne i elektryczne, które zapewniają niezawodność i wydajność tych urządzeń. Wśród różnych zastosowanych materiałów ceramicznych ceramika glinu, ceramika azotku aluminium i produkty ceramiczne SI3N4 są szczególnie godne uwagi ze względu na ich unikalne cechy i przydatność do zastosowań MEMS.
Ceramika aluminiowa w opakowaniu MEMS
Ceramika tlenku glinu (Al₂o₃) jest jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów w opakowaniach MEMS ze względu na ich doskonałą izolację elektryczną, siłę mechaniczną i opłacalność. Przy przewodności cieplnej około 20-30 w/m · k ceramika glinu zapewnia wystarczające rozpraszanie ciepła dla wielu urządzeń MEMS. Ich wysoka wytrzymałość dielektryczna i stabilność chemiczna sprawiają, że są idealne do ochrony wrażliwych elementów MEMS przed czynnikami środowiskowymi, takimi jak wilgoć i zanieczyszczenia. Dodatkowo ceramika tlenku glinu można łatwo wzorować za pomocą metalowych śladów, umożliwiając integrację wzajemnych połączeń elektrycznych w opakowaniu. Właściwości te sprawiają, że ceramika glinu jest popularnym wyborem opakowań MEMS ogólnego zastosowania w elektronice użytkowej, czujnikach motoryzacyjnych i zastosowaniach przemysłowych.
Ceramika azotku aluminium w opakowaniu MEMS
Ceramika azotku aluminium (ALN) jest wysoko ceniona w opakowaniach MEMS dla ich doskonałej przewodności cieplnej, która waha się od 170 do 200 W/m · k. To sprawia, że ceramika ALN jest doskonałym wyborem dla urządzeń MEMS o dużej mocy, które wymagają skutecznego rozpraszania ciepła. Oprócz wydajności termicznej ceramika ALN oferuje doskonałą izolację elektryczną i niski współczynnik rozszerzania cieplnego, który minimalizuje naprężenie struktur MEMS podczas cyklicznego cyklu. Właściwości te sprawiają, że ceramika ALN jest szczególnie odpowiednia do zaawansowanych zastosowań MEMS w zakresie lotniczej, telekomunikacji i obliczeń o wysokiej wydajności, w których zarządzanie termicznie ma kluczowe znaczenie.
Produkty ceramiczne SI3N4 w opakowaniu MEMS
Produkty ceramiczne azotku krzemu (SI3N4) zyskują na znaczeniu w opakowaniach MEMS ze względu na ich wyjątkową wytrzymałość mechaniczną, odporność na wstrząsy termiczne i umiarkowaną przewodność cieplną (około 30-40 w/m · k). Ceramika SI3N4 jest bardzo trwała i może wytrzymać ekstremalne temperatury i trudne środowiska, dzięki czemu są idealne do urządzeń MEMS używanych w wymagających zastosowaniach, takich jak elektronika energetyczna, czujniki wysokotemperaturowe i urządzenia biomedyczne. Ich niska gęstość i wysoka wytrzymałość na złamanie przyczyniają się również do długowieczności i niezawodności pakietów MEMS. Ponadto ceramika SI3N4 wykazuje doskonałą odporność na korozję, zapewniając stabilność urządzeń MEMS w agresywnych środowiskach chemicznych.
Wybór ceramicznych substratów dla opakowań MEMS zależy od konkretnych wymagań aplikacji. Ceramika tlenku glinu zapewnia opłacalne i niezawodne rozwiązanie dla urządzeń MEMS o ogólnym przeznaczeniu, podczas gdy ceramika azotku glinu zapewnia doskonałą wydajność termiczną do zastosowań o dużej mocy i wysokiej temperaturze. Produkty ceramiczne SI3N4, z ich wyjątkowymi właściwościami mechanicznymi i termicznymi, są idealne dla urządzeń MEMS działających w ekstremalnych warunkach. Ponieważ technologia MEMS będzie się rozwijać, rozwój i optymalizacja tych materiałów ceramicznych odegra kluczową rolę w umożliwieniu mniejszych, bardziej wydajnych i solidniejszych urządzeń MEMS dla szerokiej gamy branż.
