為什麼我們使用AlN氮化鋁陶瓷基板?
目前大功率IC材料一般為氧化鋁或BeO陶瓷。 BeO雖然具有優異的綜合性能,但其生產成本高、毒性大等缺點限制了其應用和推廣。但是Al2O3基體的導熱係數低,熱膨脹係數與Si不匹配。性能、成本和環保不能滿足大功率電子設備的要求。 ipcb公司生產的氮化鋁陶瓷PCB可以解決上述問題。
氮化鋁陶瓷基板具有優異的綜合性能,是近年來受到廣泛關注的新一代先進陶瓷。它在許多方面具有廣泛的應用前景,特別是其高導熱性、低介電常數、低介電損耗、優良的電絕緣性、與硅相匹配的熱膨脹係數和無毒,使其成為一種高密度、大功率高速集成PCB 封裝基板的理想材料。
在AlN的一系列重要性能中,最顯著的是高導熱性。 其主要機理是:通過晶格或晶格振動,即藉助晶格波或熱波。 AlN陶瓷是一種絕緣陶瓷材料。 對於絕緣陶瓷材料,熱能是通過原子振動傳遞的,屬於聲子熱傳導。 聲子在其熱傳導過程中起重要作用。 理論上,AlN的熱導率可以達到320W(m·K),但由於AlN中的雜質和缺陷,AlN陶瓷PCB的熱導率達不到理論值。 AlN粉末中的雜質主要是氧、碳和少量金屬離子雜質,在晶格中產生各種形式的缺陷。 這些缺陷對聲子的散射將導致熱導率。 即便如此,AlN陶瓷PCB仍具有市場上最高的熱導率。
氮化鋁陶瓷基電路板
近年來隨著電子資訊產業的發展,晶片小型化的發展趨勢明顯。 但小型晶片散熱量低,工作和不工作的熱沉溫差小,熱匹配要求較低,傳統的封裝資料在效能上面已經達不到要求,氮化鋁因其優良的物理、化學、電熱效能逐漸出現在人們的視線中。
氮化鋁陶瓷是以氮化鋁(AIN)為主晶相的陶瓷。 AIN晶體以〔AIN4〕四面體為結構單元共價鍵化合物,具有纖鋅礦型結構,屬六方晶系。 AlN是原子晶體,屬類金剛石氮化物,最高可穩定到2200℃。 由氮和鋁兩元素人工合成,白色或灰白色; 密度:3.235g/cm3。
氮化鋁AIN於1877年首次合成,當時作為一種固氮劑用做化肥。 至19世紀80年代,人們逐漸認識到氮化鋁在電熱效能方面的特性。
氮化鋁被廣泛的應用在工業各個領域
1、壓電裝置應用,氮化鋁具備高電阻率,高熱導率(為Al2O3的8-10倍),與矽相近的低膨脹係數,是高溫和高功率的電子器件的理想資料。
2、電子封裝基片材——常用的陶瓷基片資料有氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁等,其中氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹係數和矽不太匹配; 氧化鈹雖然有優良的效能,但其粉末有劇毒。
在現有可作為基板資料使用的陶瓷材料中,氮化矽陶瓷抗彎強度最高,耐磨性好,是綜合機械效能最好的陶瓷材料,同時其熱膨脹係數最小。 而氮化鋁陶瓷具有高熱導率、好的抗熱衝擊性、高溫下依然擁有良好的力學性能。 可以說,從效能的角度講,氮化鋁與氮化矽是現時最適合用作電子封裝基片的資料,但他們也有個共同的問題就是價格過高。
3、應用於發光材料,氮化鋁(AlN)的直接帶隙禁帶最大寬度為6.2eV,相對於間接帶隙電晶體有著更高的光電轉換效率。 AlN作為重要的藍光和紫外發光材料,應用於紫外/深紫外發光二極體、紫外鐳射二極體以及紫外探測器等。 此外,AlN可以和III族氮化物如GaN和InN形成連續的固溶體,其三元或四元合金可以實現其帶隙從可見波段到深紫外波段的連續可調,使其成為重要的高性能發光材料。
愛彼電路的陶瓷支架採用國外進口氮化鋁粉體,引進先進的DPC金屬薄膜設備,通過先進的生產工藝按照客戶定制化生產,適用於LED晶片、UVC/UVA支架、VCSEL晶片封裝、感測器、汽車雷達、IGBT等高熱元器件產品導熱基板、熱沉資料等。 散熱性能優良,電力效能絕緣性好,優异的耐焊錫性及高附著强度,適合於高速SMT貼片回流焊接、金絲鍵合等工藝。
4、應用於襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延資料的理想襯底。 與藍寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學相容性更高、襯底與外延層之間的應力更小。 囙此,AlN晶體作為GaN外延襯底時可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的效能,在製備高溫、高頻、高功率電子器件方面有很好的應用前景。
另外,用AlN晶體做高鋁(Al)組份的AlGaN外延資料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,極大地提高氮化物半導體器件的效能和使用壽命。 基於AlGaN的高品質日盲探測器已經獲得成功應用。
5、應用於陶瓷及耐火材料,氮化鋁可應用於結構陶瓷的燒結,製備出來的氮化鋁陶瓷,不僅機械效能好,抗折强度高於Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,還耐高溫耐腐蝕。 利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用於製作坩堝、Al蒸發皿等高溫耐蝕部件。 此外,純淨的AlN陶瓷為無色透明晶體,具有優异的光學效能,可以用作透明陶瓷製造電子光學器件裝備的高溫紅外視窗和整流罩的耐熱塗層。
6、複合材料,環氧樹脂/AlN複合材料作為封裝資料,需要良好的導熱散熱能力,且這種要求愈發嚴苛。 環氧樹脂作為一種有著很好的化學效能和力學穩定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低,但導熱能力不高。 通過將導熱能力優异的AlN納米顆粒添加到環氧樹脂中,可有效提高資料的熱導率和强度。
隨著愛彼電路的陶瓷電路板制程能力不斷提高,氮化鋁的製備工藝日趨成熟,其應用範圍也在不斷拓展。 隨著微電子技術的飛速發展,電子整機和電子元器件正朝著微型化、輕型化、集成化,以及高可靠性和大功率輸出等方向發展,越來越複雜的器件對陶瓷基板和封裝材料的散熱提出了更高要求,必將進一步促進AIN氮化鋁陶瓷基板的蓬勃發展。
品名:氮化鋁陶瓷基板
基板:陶瓷基板
層別:2L
成品板厚:1.0mm
鍍銅厚度:1oz(35 μ m)
表面處理:化學金
產品應用:LED封裝用基板、電晶體用基板
薄膜電路基板、功率電阻用基板
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