سیرامک ​​سبسٹریٹس کے مواد اور خصوصیات

ٹکنالوجی کی ترقی اور ترقی کے ساتھ ، آپریٹنگ موجودہ ، کام کرنے کا درجہ حرارت اور آلات میں تعدد آہستہ آہستہ زیادہ ہوتا جارہا ہے۔ آلات اور سرکٹس کی انحصار کو پورا کرنے کے ل Ch ، چپ کیریئر کے ل higher اعلی تقاضوں کو آگے بڑھایا گیا ہے۔ سیرامک ​​سبسٹریٹس ان شعبوں میں ان کی عمدہ تھرمل خصوصیات ، مائکروویو پراپرٹیز ، مکینیکل خصوصیات اور اعلی وشوسنییتا کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

فی الحال ، سیرامک ​​سبسٹریٹس میں استعمال ہونے والے اہم سیرامک ​​مواد یہ ہیں: ایلومینا (AL2O3) ، ایلومینیم نائٹریڈ (ALN) ، سلیکن نائٹریڈ (SI3N4) ، سلیکن کاربائڈ (SIC) اور بیرییلیم آکسائڈ (BEO)۔

ما ٹیریل	طہارت	تھرمل چالکتا .	_	_ _	_ _ _
_	_	_	_	_	_ بہت زیادہ وسیع ایپلی کیشنز
الن	99 ٪	150	8.9	15	اعلی کارکردگی ، لیکن زیادہ قیمت
BEO	99 ٪	310	6.4	10	پاؤڈر انتہائی زہریلا کے ساتھ ،
SI3N4	99 ٪	106	9.4	100	زیادہ سے زیادہ مجموعی کارکردگی
SIC	99 ٪	270	40	0.7	صرف کم تعدد ایپلی کیشنز کے لئے فٹ ہے

آئیے مندرجہ ذیل کے طور پر ان 5 اعلی درجے کی سیرامکس کی مختصر خصوصیات کو دیکھتے ہیں:

1. ایلومینا (AL2O3)

AL2O3 ہم جنس پولی کرسٹل 10 سے زیادہ اقسام تک پہنچ سکتے ہیں ، اور اہم کرسٹل اقسام مندرجہ ذیل ہیں: α-AL2O3 ، β-AL2O3 ، γ-AL2O3 اور ZTA-AL2O3۔ ان میں سے ، α-AL2O3 میں سب سے کم سرگرمی ہے اور یہ چار اہم کرسٹل شکلوں میں سب سے زیادہ مستحکم ہے ، اور اس کا یونٹ سیل ایک نوکدار رومبوہیدرون ہے ، جس کا تعلق ہیکساگونل کرسٹل سسٹم سے ہے۔ al-al2O3 ڈھانچہ سخت ہے ، کورنڈم ڈھانچہ ، تمام درجہ حرارت پر مستحکم ہوسکتا ہے۔ جب درجہ حرارت 1000 ~ 1600 ° C تک پہنچ جاتا ہے تو ، دیگر مختلف حالتیں ناقابل تلافی طور پر α-AL2O3 میں تبدیل ہوجائیں گی۔

چترا 1: SEM کے تحت AL2O3 کا کرسٹل مائکرو اسٹروچر

AL2O3 بڑے پیمانے پر حص raction ہ میں اضافے اور اس سے متعلقہ شیشے کے مرحلے کے بڑے حصے میں کمی کے ساتھ ، AL2O3 سیرامکس کی تھرمل چالکتا میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے ، اور جب AL2O3 بڑے پیمانے پر حص raction ہ 99 ٪ تک پہنچ جاتا ہے تو ، اس کے مقابلے میں اس کی تھرمل چالکتا دوگنا ہوجاتی ہے جب بڑے پیمانے پر حص raction ہ ہوتا ہے۔ 90 ٪

اگرچہ AL2O3 کے بڑے پیمانے پر حص raction ہ میں اضافہ سیرامکس کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے ، لیکن یہ سیرامکس کے sintering درجہ حرارت میں بھی اضافہ کرتا ہے ، جس سے بالواسطہ طور پر پیداواری لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔

2. ایلومینیم نائٹریڈ (ALN)

ALN ایک قسم کا گروپ ⅲ-V کمپاؤنڈ ہے جس میں ورٹزائٹ ڈھانچے ہیں۔ اس کا یونٹ سیل ALN4 ٹیٹراہیڈرن ہے ، جو ہیکساگونل کرسٹل سسٹم سے تعلق رکھتا ہے اور اس کا مضبوط ہم آہنگی بانڈ ہے ، لہذا اس میں عمدہ مکینیکل خصوصیات اور اعلی موڑنے والی طاقت ہے۔ نظریاتی طور پر ، اس کا کرسٹل کثافت 3.2611G/سینٹی میٹر 3 ہے ، لہذا اس میں تھرمل چالکتا ہے ، اور خالص ایلن کرسٹل میں کمرے کے درجہ حرارت پر 320W/(M · K) کی تھرمل چالکتا ہے ، اور گرم دباؤ والے فائر شدہ ALN کی تھرمل چالکتا ہے۔ سبسٹریٹ 150W/(M · K) تک پہنچ سکتا ہے ، جو AL2O3 سے 5 گنا زیادہ ہے۔ تھرمل توسیع کا گتانک 3.8 × 10-6 ~ 4.4 × 10-6/℃ ہے ، جو سیمی کنڈکٹر چپ مواد جیسے سی ، ایس آئی سی اور گا اے کے تھرمل توسیع گتانک کے ساتھ اچھی طرح سے مماثل ہے۔

چترا 2: ایلومینیم نائٹریڈ کا پاؤڈر

ALN سیرامکس میں AL2O3 سیرامکس کے مقابلے میں اعلی تھرمل چالکتا ہے ، جو آہستہ آہستہ AL2O3 سیرامکس کو اعلی پاور پاور پاور الیکٹرانکس اور دیگر آلات میں تبدیل کرتا ہے جس میں گرمی کی ترسیل کی ضرورت ہوتی ہے ، اور اس میں اطلاق کے وسیع امکانات ہیں۔ ALN سیرامکس کو ان کے کم ثانوی الیکٹران کے اخراج گتانک کی وجہ سے بجلی کے ویکیوم الیکٹرانک آلات کی توانائی کی فراہمی ونڈو کے لئے ترجیحی مواد کے طور پر بھی سمجھا جاتا ہے۔

3. سلیکن نائٹریڈ (SI3N4)

SI3N4 ایک ہم آہنگی سے پابند مرکب ہے جس میں تین کرسٹل ڈھانچے ہیں: α-SI3N4 ، β-SI3N4 ، اور γ-SI3N4۔ ان میں ، α-SI3N4 اور β-SI3N4 ہیکساگونل ڈھانچے کے ساتھ ، سب سے عام کرسٹل شکلیں ہیں۔ سنگل کرسٹل سی 3 این 4 کی تھرمل چالکتا 400W/(M · K) تک پہنچ سکتی ہے۔ تاہم ، اس کے فونن گرمی کی منتقلی کی وجہ سے ، جالیوں کی نقائص ہیں جیسے اصل جالی میں خالی جگہ اور سندچیوتی ، اور نجاست فونن کے بکھرنے کا سبب بنتی ہے ، لہذا اصل فائر شدہ سیرامکس کی تھرمل چالکتا صرف 20W/(M · K) ہے۔ . تناسب اور sintering کے عمل کو بہتر بنا کر ، تھرمل چالکتا 106W/(M · K) تک پہنچ گئی ہے۔ سی 3 این 4 کا تھرمل توسیع گتانک تقریبا 3.0 × 10-6/ C ہے ، جو ایس آئی ، ایس آئی سی اور گا اے اے ایس مواد کے ساتھ اچھی طرح سے مماثل ہے ، جس سے سی 3 این 4 سیرامکس کو اعلی تھرمل چالکتا الیکٹرانک آلات کے لئے ایک پرکشش سیرامک ​​سبسٹریٹ مواد بنایا گیا ہے۔

چترا 3: سلیکن نائٹریڈ کا پاؤڈر

موجودہ سیرامک ​​سبسٹریٹس میں سے ، ایس آئی 3 این 4 سیرامک ​​ذیلی ذخیروں کو بہترین سیرامک ​​مواد سمجھا جاتا ہے جیسے اعلی سختی ، اعلی مکینیکل طاقت ، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور تھرمل استحکام ، کم ڈائی الیکٹرک مستقل اور ڈائیلیٹرک نقصان ، لباس مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت۔ فی الحال ، یہ IGBT ماڈیول پیکیجنگ میں پسندیدہ ہے اور آہستہ آہستہ AL2O3 اور ALN سیرامک ​​سبسٹریٹس کی جگہ لے لیتا ہے۔

4. سیلیکن کاربائڈ (sic)

سنگل کرسٹل ایس آئی سی کو تیسری نسل کے سیمیکمڈکٹر میٹریل کے نام سے جانا جاتا ہے ، جس میں بڑے بینڈ گیپ ، ہائی خرابی وولٹیج ، اعلی تھرمل چالکتا اور اعلی الیکٹران سنترپتی کی رفتار کے فوائد ہیں۔

اس کی مزاحمتی صلاحیت کو بڑھانے کے لئے ایس آئی سی میں تھوڑی مقدار میں BEO اور B2O3 شامل کرکے ، اور پھر 1900 سے اوپر کے درجہ حرارت میں اسی طرح کے sintering اضافے کو شامل کرکے hot گرم دبانے والے sintering کا استعمال کرتے ہوئے ، آپ 98 than سے زیادہ sic سیرامکس کی کثافت تیار کرسکتے ہیں۔ کمرے کے درجہ حرارت پر مختلف طہارت کے مختلف طریقوں اور اضافی طریقوں کے ذریعہ تیار کردہ ایس آئی سی سیرامکس کی تھرمل چالکتا 100 ~ 490W/(M · K) ہے۔ چونکہ ایس آئی سی سیرامکس کا ڈائی الیکٹرک مستقل بہت بڑا ہے ، لہذا یہ صرف کم تعدد کی ایپلی کیشنز کے لئے موزوں ہے ، اور اعلی تعدد ایپلی کیشنز کے لئے موزوں نہیں ہے۔

5. بیریلیا (بی او)

BEO ورٹزائٹ ڈھانچہ ہے اور سیل کیوبک کرسٹل سسٹم ہے۔ اس کی تھرمل چالکتا بہت زیادہ ہے ، BEO بڑے پیمانے پر 99 ٪ BEO سیرامکس کا ، کمرے کے درجہ حرارت پر ، اس کی تھرمل چالکتا (تھرمل چالکتا) 310W/(M · K) تک پہنچ سکتی ہے ، اسی طہارت AL2O3 سیرامکس کی تھرمل چالکتا سے 10 گنا زیادہ ہے۔ نہ صرف گرمی کی منتقلی کی گنجائش بہت زیادہ ہے ، بلکہ اس میں کم ڈائی الیکٹرک مستقل اور ڈائی الیکٹرک نقصان اور اعلی موصلیت اور مکینیکل خصوصیات بھی ہیں ، بی ای او سیرامکس اعلی طاقت والے آلات اور سرکٹس کے اطلاق میں ترجیحی مواد ہیں جس میں اعلی تھرمل چالکتا کی ضرورت ہوتی ہے۔

چترا 5: بیریلیا کا کرسٹل ڈھانچہ

بی او کی اعلی تھرمل چالکتا اور کم نقصان کی خصوصیات دوسرے سیرامک ​​مواد کے ذریعہ اب تک بے مثال ہیں ، لیکن بی ای او کی واضح کوتاہیاں ہیں ، اور اس کا پاؤڈر انتہائی زہریلا ہے۔

فی الحال ، چین میں عام طور پر استعمال ہونے والے سیرامک ​​سبسٹریٹ مواد بنیادی طور پر AL2O3 ، ALN اور SI3N4 ہیں۔ ایل ٹی سی سی ٹکنالوجی کے ذریعہ تیار کردہ سیرامک ​​سبسٹریٹ غیر فعال اجزاء جیسے ریزسٹرس ، کیپسیٹرز اور انڈکٹرز کو تین جہتی ڈھانچے میں ضم کرسکتا ہے۔ سیمیکمڈکٹرز کے انضمام کے برعکس ، جو بنیادی طور پر فعال ڈیوائسز ہیں ، ایل ٹی سی سی میں اعلی کثافت 3D انٹرکنیکٹ وائرنگ کی صلاحیتیں ہیں۔