Silicio nitrido keraminių substratų ypatybės

Kaip mes visi žinome, puslaidininkių įtaisų veikimo metu gaunama šiluma yra pagrindinis veiksnys, sukeliantis puslaidininkių įtaisų gedimą, o elektros izoliacinio pagrindo šilumos laidumas yra viso puslaidininkio įtaiso šilumos išsklaidymo raktas. Be to, dėl sudėtingos mechaninės aplinkos, tokios kaip smūgiai ir vibracijos, taip pat reikalinga tam tikro mechaninio patikimumo pagrindo medžiaga. Silicio nitrido keramika yra labiau subalansuota visais aspektais ir yra konstrukcinės keramikos medžiagos, kurių bendras našumas yra geriausias. Todėl Si3N4 silicio nitridas pasižymi dideliu konkurencingumu elektrinių keramikos pagrindų gamybos srityje.

Anksčiau grandinės substratas yra atskirų komponentų arba integruotų grandinių ir atskirų komponentų derinys, kad susidarytų plokščia medžiaga, atitinkančia bendros grandinės funkcijos reikalavimus. Tam reikia tik elektros izoliacijos ir laidumo. Įžengus į intelektualios informacijos erą, taip pat reikalingi galios elektroniniai prietaisai, galintys konvertuoti ir valdyti elektros energiją, o tai žymiai pagerina prietaisų elektros valdymo ir galios keitimo našumo reikalavimus bei darbinę energijos sąnaudas. Atitinkamai, įprasti pagrindai nebegali tenkinti aukštų sudėtingų galios įtaisų šiluminės varžos mažinimo, darbo temperatūros valdymo ir patikimumo užtikrinimo reikalavimų, turi būti pakeistas geresnio veikimo pagrindas ir atsirado naujo tipo keramikos pagrindo.

Remiantis keraminių pagrindų elektroninių prietaisų veikimo reikalavimais, pagrindo medžiaga turėtų turėti šias savybes:

1. Gera izoliacija ir atsparumas elektros gedimams;

2. Didelis šilumos laidumas: šilumos laidumas tiesiogiai veikia puslaidininkių veikimo sąlygas ir tarnavimo laiką, o netolygus temperatūros lauko pasiskirstymas, kurį sukelia blogas šilumos išsklaidymas, taip pat labai padidins elektroninių prietaisų triukšmą;

3. Šilumos plėtimosi koeficientas sutampa su kitomis pakuotėje naudojamomis medžiagomis;

4. Geros aukšto dažnio charakteristikos: maža dielektrinė konstanta ir maži dielektriniai nuostoliai;

5. Paviršius yra lygus, o storis vienodas: patogu spausdinti grandinę ant pagrindo paviršiaus ir užtikrinti vienodą spausdintos grandinės storį.

Šiuo metu dažniausiai naudojamos keramikos pagrindo medžiagos yra Al2O3 aliuminio oksidas ir AlN aliuminio nitridas. Kaip silicio nitridas lyginamas su jų veikimu? Šioje lentelėje pateikiamas pagrindinis trijų keraminių pagrindų našumo palyginimas. Galima pastebėti, kad silicio nitrido keramikos medžiagos turi akivaizdžių pranašumų, ypač dėl silicio nitrido keramikos medžiagų atsparumo aukštai temperatūrai esant aukštai temperatūrai, cheminio inertiškumo metalams ir itin aukštų mechaninių savybių, tokių kaip kietumas ir atsparumas lūžiams.

* Patikimumo testas yra skaičius kartų, kai medžiaga nėra pažeista esant -40 laipsnių iki 150 laipsnių temperatūrai.

Kadangi silicio nitridas yra toks puikus, kodėl rinkoje vis dar yra mažiau galimybių ir kur yra jo plėtros galimybės? Iš tikrųjų šios trys medžiagos turi savų privalumų ir trūkumų. Pavyzdžiui, nors aliuminio oksidas pasižymi prastu šilumos laidumu ir negali atitikti didelės galios puslaidininkių vystymosi tendencijų, jo gamybos procesas yra subrendęs ir nebrangus, o žemos ir vidutinės klasės laukuose vis dar yra didelė paklausa. . Aliuminio nitridas pasižymi geriausiu šilumos laidumu ir gerai dera su puslaidininkinėmis medžiagomis. Jis gali būti naudojamas aukščiausios klasės pramonėje, tačiau mechaninės savybės yra prastos, o tai daro įtaką puslaidininkių įtaisų tarnavimo laikui ir jų naudojimo išlaidos yra didesnės. Silicio nitrido eksploatacinės savybės yra geriausios, tačiau patekimo barjeras yra didelis. Šiuo metu Kinijoje studijuoja daugybė vietinių mokslinių tyrimų institutų ir įmonių, tačiau technologijos yra sunkios, gamybos sąnaudos yra didelės, o rinka yra maža, todėl plataus masto programos dar nepasirodė. Tai yra priežastis, kodėl daugelis bendrovių vis dar laukia, kol jas pamatys, ir neapsisprendė padidinti investicijas. Tačiau dabar situacija yra kitokia, nes pasaulis įžengė į kritinį trečiosios puslaidininkių kartos kūrimo laikotarpį. Silicio nitrido keramikos grandinės substratai brandino gaminius JAV ir Japonijoje. Kinija šioje srityje turi nueiti ilgą kelią. Yra būdas eiti. Tobulėjant technologijoms ir didėjant rinkos paklausai, UNIPRETEC mano, kad bus galima parodyti vis daugiau rezultatų.