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Le substrat céramique est le principal composant des dispositifs à semi-conducteurs

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Substrat en céramique

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Les dispositifs à semi-conducteurs sont largement utilisés dans la production d'énergie éolienne, la production d'énergie solaire photovoltaïque, les véhicules électriques, l'éclairage LED et d'autres domaines.

Les matériaux de conditionnement des semi-conducteurs sont des substrats qui portent les composants électroniques et leurs interconnexions et présentent une bonne isolation électrique.

Les avantages des substrats en céramique sont les suivants

Une bonne isolation et une bonne résistance aux pannes électriques ;

Une conductivité thermique élevée : elle affecte les conditions de fonctionnement et la durée de vie des semi-conducteurs, et la répartition inégale du champ de température causée par une mauvaise dissipation de la chaleur augmentera aussi considérablement le bruit des dispositifs électroniques ;

Le coefficient de dilatation thermique est assorti aux autres matériaux utilisés dans l'emballage ;

Bonnes caractéristiques haute fréquence : faible constante diélectrique et faible perte ;

Surface lisse et épaisseur uniforme : Il est pratique d'imprimer le circuit sur la surface du substrat et de s'assurer que l'épaisseur du circuit imprimé est uniforme.

État du développement des matériaux de substrat en céramique pour les dispositifs semi-conducteurs

1. Substrat en céramique BeO

Parmi les matériaux d'oxyde de béryllium, c'est un matériau céramique rare à haute résistance et à haute conductivité thermique parmi les oxydes. Sa conductivité thermique à température ambiante peut atteindre 250W/(m.k), ce qui est équivalent à la conductivité thermique des métaux.

2. Substrat en céramique d'oxyde d'aluminium

La céramique d'oxyde d'aluminium est actuellement le matériau de substrat céramique le plus mature pour la technologie de production et de traitement.

Le substrat céramique en oxyde d'aluminium présente les avantages suivants : faible perte diélectrique, faible relation entre les propriétés électriques et la température, résistance mécanique élevée et bonne stabilité chimique.

3. Substrat en céramique de nitrure d'aluminium (le meilleur à l'heure actuelle)

La céramique AIN est l'un des rares matériaux non métalliques à posséder une conductivité thermique élevée. Sa conductivité thermique est plus de 5 fois supérieure à celle du substrat céramique en oxyde d'aluminium, qui peut atteindre plus de 170W/|(m.k).

En outre, le coefficient de dilatation thermique de l'AIN est de (3,8~4,4) multiplié par 10-6/℃, ce qui correspond bien au coefficient de dilatation thermique des matériaux des puces à semi-conducteurs tels que le SI et le carbure de silicium.

Actuellement, les substrats de circuits imprimés en céramique AIN sont principalement utilisés dans les industries haut de gamme.