Na področju elektronike, polprevodnikov, napajalnih naprav in napredne embalaže je substrat ključni material, ki nosi čip, zagotavlja električne povezave in olajša odvajanje toplote.Različne aplikacije imajo zelo različne zahteve za toplotno prevodnost podlage, izolacijo, ujemanje toplotnega raztezanja in visoko-frekvenčno zmogljivost.
Sledijo klasifikacije glavnih substratnih materialov in njihove tipične uporabe.
Razvrščeno po vrsti materiala: 6 glavnih podlag
|
Vrsta substrata |
Reprezentativno gradivo |
Toplotna prevodnost (W/m·K) |
Električna izolacija |
Tipične aplikacije |
|
Organski substrati |
FR-4 (epoksi smola + steklena vlakna) ABF (Ajinomoto Build{0}}Film) |
0.3–0.5 |
✅ Dobro |
• Matične plošče potrošniške elektronike • PCB za mobilne telefone/računalnike • Embalažni substrati (ABF za CPE/GPE) |
|
Kovinske podlage |
Na osnovi-aluminija (Al) Na osnovi-bakra (Cu) |
1–2 (Integral) (Visoka toplotna prevodnost kovinskega jedra, vendar nizka izolacijska plast) |
Zahteva izolacijski sloj |
• LED osvetlitev • Napajalni moduli • Avtomobilska elektronika |
|
Keramične podlage |
Aluminijev oksid (Al₂O₃) Aluminijev nitrid (AlN) Silicijev karbid (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (vendar običajno prevodno!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC je polprevodnik) |
• Napajalni moduli (IGBT) • LED nosilci • RF naprave • Senzorji |
|
Direktno{0}}vezan baker (DBC) |
Al₂O₃ + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (keramična plast izolacije) |
• Inverterji za električna vozila • Fotovoltaični pretvorniki • Industrijski motorni pogoni |
|
Aktivno spajkanje kovin (AMB) |
AlN + Cu (aktivna spajka) |
170–200 |
✅ |
• Vrh{0}}glavni pogon EV (platforma 800 V) • Železniški promet |
|
Silicij/stekleni substrat |
Monokristalni silicij Ultra{0}}tanko steklo |
150 1.0 |
❌ (Si prevaja elektriko) ✅ |
• 2.5D/3D IC embalaža • Ven-ven • MEMS |
Vodnik za izbiro ključev: Ujemanje s potrebami
✅ Zahteva "visoko toplotno prevodnost + visoko izolacijo" → izberite keramične podlage
Stroškovno-učinkovita možnost: 96 % glinice (Al₂O₃)
Nizka cena, primerna za LED-srednje moči in industrijske napajalnike
Možnost visoke-zmogljivosti: aluminijev nitrid (AlN)
Toplotna prevodnost je 6–8-krat večja od Al₂O₃, ki se uporablja v električnih vozilih, baznih postajah 5G in laserjih
Opomba: Čeprav ima silicijev karbid (SiC) visoko toplotno prevodnost, je električno prevoden in ga ni mogoče neposredno uporabiti kot izolacijski substrat! Uporablja se samo kot substrat (ne-substrat za embalažo) za napajalne naprave SiC.
✅ Za "visoko frekvenco, nizke izgube" → Izberite posebno keramiko ali steklo
LTCC (nizkotemperaturna so-pečena keramika): Uporablja se v modulih milimetrskih valov (5G/radar)
Podlage iz kremena/stekla: stabilna dielektrična konstanta, ki se uporablja v RF MEMS
✅ Za "nizke stroške + veliko površino" → Izberite organske substrate
FR-4: Mainstream v potrošniški elektroniki
ABF: embalaža-CPE/GPE višjega cenovnega razreda (npr. Intel, AMD)
✅ Za "končno odvajanje toplote + visoko zanesljivost" → Izberite DBC/AMB
DBC na AlN: Uporablja se v pretvornikih Tesla Model 3
AMB: močnejša vezava kot DBC, boljša odpornost na toplotno utrujenost
Povzetek:Ne obstaja "najboljši" substrat, je samo "najprimernejši" substrat.
Zabavna elektronika → Organski substrati (ABF/FR-4)
Power Electronics → Keramične podlage (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Visok{0}}komunikacija → LTCC / Glass
Napredno pakiranje → Silicon Interposer + organska redistribucija
Za potrebe obdelave substrata,kontaktirajte nas.Yuchang Laser nudi brezplačne vzorce za testiranje.
