Permintaan yang semakin meningkat untuk-pembungkusan elektronik berkuasa tinggi mendorong peningkatan berterusan dalam substrat seramik dan teknologi metalisasi.

Didorong oleh perkembangan pesat sektor seperti kenderaan tenaga baharu, grid pintar, bekalan kuasa industri, pelayan AI dan aeroangkasa, peranti semikonduktor kuasa berkembang ke arah voltan yang lebih tinggi, arus yang lebih tinggi, ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan pengecilan. Haba yang besar yang dijana semasa operasi peranti menuntut keupayaan pelesapan haba, kebolehpercayaan struktur dan kestabilan-jangka panjang bahan pembungkusan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sebagai bahan asas yang kritikal yang menyambungkan cip, litar dan sistem pengurusan terma, substrat seramik untuk pembungkusan elektronik telah muncul sebagai penyelesaian utama dalam bidang-pembungkusan peranti elektronik berkuasa tinggi, berkat kekonduksian terma yang tinggi, sifat penebat yang sangat baik dan kestabilan mekanikal yang teguh.

 

Walaupun substrat gentian kaca FR-4-dan substrat berasaskan logam-FR tradisional menawarkan kelebihan kos, kekonduksian terma yang terhad dan pekali pengembangan terma (CTE) yang agak tinggi menjadikannya tidak sesuai untuk aplikasi-suhu tinggi dan berkuasa tinggi. Sebaliknya, bahan seramik mempunyai CTE yang dipadankan rapat dengan bahan semikonduktor dan mengekalkan prestasi yang stabil dalam persekitaran yang kompleks; akibatnya, ia digunakan secara meluas dalam modul kuasa, LED, IGBT, peranti SiC, dan sistem pemacu elektrik untuk kenderaan tenaga baharu.

 

Pada masa ini, bahan arus perdana untuk substrat seramik-terma{1}}tinggi termasuk alumina (Al₂O₃), silikon karbida (SiC), aluminium nitrida (AlN) dan silikon nitrida (Si₃N₄). Antaranya, seramik alumina-dicirikan oleh proses pembuatan matang dan kos rendah-terserlah sebagai salah satu bahan asas yang paling banyak digunakan dalam pembungkusan elektronik. Seramik alumina berlogam, dihasilkan melalui teknik pemprosesan lanjutan, menawarkan ketersambungan konduktif yang dipertingkatkan, sekali gus memenuhi keperluan untuk pemasangan komponen elektronik dan penghantaran isyarat litar.

 

Memandangkan prestasi peranti kuasa terus meningkat, pemprosesan-bahan alumina ketulenan tinggi sedang beralih ke arah ketepatan yang lebih tinggi. Komponen seramik berlogam ketepatan alumina ketulenan tinggi-dihasilkan melalui pembentukan ketepatan, pensinteran dan pemetaan permukaan-membolehkan reka bentuk struktur menawarkan penebat dan kebolehpercayaan yang unggul, menjadikannya sesuai untuk menuntut komponen elektronik dan aplikasi industri.

 

Dalam bidang modul kuasa-berprestasi tinggi, seramik aluminium nitrida (AlN) telah mendapat perhatian penting kerana kekonduksian terma yang tinggi, pemalar dielektrik yang rendah dan sifat elektrik yang sangat baik. Kekonduksian terma mereka terutamanya dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kecacatan kekisi, kandungan oksigen, dan proses pensinteran.

 

Dengan mengoptimumkan formulasi bahan dan aliran kerja pembuatan, kecacatan dalaman boleh diminimumkan dan kecekapan pengurusan haba dipertingkatkan, menjadikan bahan ini semakin sesuai untuk-aplikasi pembungkusan elektronik berkuasa tinggi. Seramik silikon karbida (SiC) menunjukkan potensi yang ketara dalam persekitaran operasi yang melampau kerana kekuatannya yang tinggi, rintangan haba yang tinggi dan kekonduksian terma yang sangat baik. Walau bagaimanapun, struktur kekisi kristal kompleks mereka mengenakan keperluan yang ketat mengenai ketulenan bahan, keadaan pensinteran, dan kawalan mikrostruktur. Kemajuan masa hadapan-khususnya pengoptimuman struktur bijian dan pengurangan-kecacatan berkaitan kekotoran-berjanji untuk meningkatkan lagi prestasi keseluruhan substrat seramik SiC.

 

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, seramik silikon nitrida (Si₃N₄) telah muncul sebagai kawasan pembangunan utama untuk modul kuasa kebolehpercayaan-tinggi. Berbanding dengan bahan seramik tradisional, ia menawarkan kekuatan mekanikal yang unggul dan keliatan patah, dengan berkesan mengurangkan tekanan yang disebabkan oleh ketidakpadanan pengembangan haba semasa kitaran haba. Akibatnya, komponen seramik berlogam berkekuatan tinggi-lebih banyak digunakan dalam penyongsang untuk kenderaan tenaga baharu, modul kuasa-voltan tinggi dan sistem elektronik-kebolehpercayaan tinggi.

 

Bahan seramik sememangnya penebat; oleh itu, untuk memudahkan sambungan elektrik dan pemasangan komponen, lapisan litar logam mesti dibentuk melalui rawatan permukaan-suatu proses yang dikenali sebagai metalisasi seramik. Dengan mencipta lapisan logam yang stabil,-terikat dengan baik pada permukaan seramik, teknologi pengetatan memastikan sambungan yang boleh dipercayai antara seramik dan logam, menjadikannya proses kritikal dalam pembuatan pembungkusan elektronik.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pada masa ini, proses pemetaan seramik matang dalam industri termasuk Kuprum Bersalut Langsung (DPC), Kuprum Berikat Langsung (DBC), Pateri Logam Aktif (AMB), Pelogatan Diaktifkan Laser (LAM) dan Tembaga Bercetak (TPC){0}}filem Tebal.

 

Proses DPC menggunakan sputtering, penyaduran elektrik, dan fotolitografi untuk membentuk litar logam halus; ia dicirikan oleh ketepatan litar tinggi dan prestasi ikatan yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk-pembungkusan elektronik berketumpatan tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan kos pelaburan peralatan yang tinggi dan had pada ketebalan lapisan tembaga, aplikasinya tertumpu terutamanya dalam bidang peranti elektronik ketepatan.

 

Proses DBC mencapai ikatan antara kerajang kuprum dan seramik melalui-tindak balas eutektik oksigen kuprum, menawarkan kelebihan seperti kematangan proses dan kapasiti galas-beban tinggi. Walaupun digunakan secara meluas dalam pembungkusan modul kuasa, perbezaan dalam pekali pengembangan haba antara kuprum dan seramik boleh membawa kepada tegasan haba semasa kitaran haba jangka-panjang, yang memerlukan peningkatan lanjut dalam kebolehpercayaan.

 

Proses AMB menggunakan pateri logam aktif untuk meningkatkan ikatan antara seramik dan lapisan kuprum, menunjukkan kestabilan yang sangat baik dalam persekitaran-suhu tinggi,{1}}tinggi. Dengan pembangunan platform voltan tinggi 800V-untuk kenderaan tenaga baharu, substrat seramik AMB-Si₃N₄ semakin menjadi pilihan utama untuk-modul kuasa prestasi tinggi. Komponen untuk-aplikasi voltan tinggi-seperti penutup seramik untuk penyentuh HVDC{10}}mengenakan keperluan yang semakin ketat pada keupayaan penebat, kekuatan mekanikal dan rintangan haba bahan seramik.

 

Selain kaedah pemekatan tradisional, teknologi pemekatan berbantu{0}}laser baru semakin mendapat perhatian. Proses ini menggunakan laser untuk mengubah suai permukaan seramik, membolehkan pemendapan terpilih logam untuk membentuk litar; ia menawarkan kelebihan seperti ketepatan pemprosesan yang tinggi dan fleksibiliti reka bentuk. Teknologi pemetaan seramik bersedia untuk mengembangkan skop aplikasinya dalam pembuatan komponen struktur elektronik ketepatan masa hadapan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Didorong oleh pertumbuhan kenderaan tenaga baharu, sistem storan tenaga dan peralatan kuasa pintar, senario aplikasi untuk produk seramik berlogam terus berkembang. Sebagai contoh, perumah seramik berlogam untuk semikonduktor kuasa menyediakan persekitaran pembungkusan yang stabil, meningkatkan rintangan haba dan voltan peranti. Begitu juga, tiub penebat seramik berlogam digunakan secara meluas dalam-struktur penebat voltan tinggi, memberikan fungsi pengasingan elektrik dan sokongan mekanikal.

 

Trend industri menunjukkan bahawa substrat seramik untuk pembungkusan elektronik akan berkembang ke arah kekonduksian terma, kekuatan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, di samping ketepatan yang lebih tinggi. Di satu pihak, penyelidikan bahan akan terus mengoptimumkan sistem seramik-seperti alumina, aluminium nitrida dan silikon nitrida-untuk meningkatkan keupayaan pengurusan terma. Sebaliknya, proses metalisasi akan terus meningkatkan ketepatan litar, kekuatan ikatan dan kecekapan pengeluaran.

 

Didorong oleh pengembangan pesat kenderaan tenaga baharu, sistem kawalan industri, bekalan kuasa pusat data dan peralatan penyimpanan tenaga boleh diperbaharui, seramik berlogam ketepatan akan menjadi komponen penting dalam pembungkusan elektronik termaju. Mengoptimumkan teknologi ikatan seramik-ke-logam untuk memastikan sambungan yang sangat dipercayai akan membantu memenuhi permintaan masa depan untuk keselamatan dan kestabilan dalam-peranti elektronik berkuasa tinggi.

 

Memandang ke hadapan, industri mesti terus mencapai kejayaan dalam teknologi utama-termasuk penyediaan seramik kekonduksian-terma-tinggi, pensinteran kecacatan-rendah,-pencorak litar berketepatan tinggi dan proses pemekatan mesra alam-. Memajukan produk sepertiseramik alumina berlogam untuk komponen elektrikke arah prestasi yang lebih tinggi dan medan aplikasi yang lebih luas akan menyediakan bahan asas yang boleh dipercayai yang diperlukan untuk-sistem elektronik kuasa generasi seterusnya.