DBC Ceramic Substrate Materials uye Gwaro Rekusarudza

Kusarudza zvinhu zvakakodzera zveceramic zveDBC substrates kunokanganisa kupisa, kuputira magetsi, uye kuvimbika kwenguva refu. Peji rino rinoenzanisa alumina Al2O3 aluminium nitride AlN uye silicon nitride Si3N4 vachishandisa data reinjiniya rinoshanda kutsigira kusarudzwa kwezvinhu zvemagetsi emagetsi uye magadzirirwo ePCB eceramic.

---

DBC ceramic substrates dzinoshandisa zvinhu zvakasiyana-siyana zvepasi kuti dzienzanise kufambiswa kwekupisa, simba remakanika, uye mutengo. Alumina inopa mashandiro asingadhuri pakushandiswa kwakajairika, aluminium nitride inopa kufambiswa kwekupisa kwakanyanya kwemagadzirirwo anonyanya kupisa, uye silicon nitride inovandudza kusimba kwemakanika pasi pekupisa. Kunzwisisa misiyano iyi kunobatsira mainjiniya kusarudza sarudzo yakakodzera zvichienderana nezvinodiwa zvesystem uye kuenderana nemaitiro ekugadzira PCB yeceramic uye mashandiro akakura ekugadzira nekugadzira PCB.

Kune mapurojekiti anoda rutsigiro rwekugadzira mapurojekiti emhando yepamusoro kana ehuwandu, unogona kukumbira mutengo uri pazasi.

Kumbira Quote

---

Chii chinonzi DBC Ceramic Substrate?

DBC ceramic substrate inosanganisa ceramic insulation core ne conductors dzemhangura dzakasungirirwa zvakananga. Ceramic layer inopa kupatsanurwa kwemagetsi, rutsigiro rwemakanika, uye thermal conduction pakati pemagetsi nesystem yekutonhodza. Kunzwisisa sarudzo dzezvinhu zve ceramic kwakakosha pakuvandudza mashandiro eDBC substrate mune chero application.

Hunhu hwezvinhu zveceramic hunonyanya kutsanangura kugona kwe substrate:

• Thermal conductivity: Inotonga kuti kupisa kunotamiswa sei kubva kumidziyo yemagetsi kuenda kuheatsink zvinobudirira
• Kuwanda kwekuwedzera kwekupisa (CTE): Zvinokanganisa kuvimbika kana zvikasaenderana nezvimwe zvinhu
• Mechanical simba: Inosarudza kuramba kutsemuka pasi pekumanikidzwa kwekupisa uye kwemakanika
• Dielectric simba: Inotsanangura kugona kwakanyanya kwemagetsi ekushanda

Maparamita eDBC maitiro anosiyana zvichienderana nezvinhu zveceramic, chimwe nechimwe chichida tembiricha chaiyo yekubatanidza uye mamiriro ekunze kuti zvive nemigumisiro yakanaka.

---

2) Zvinhu Zvakajairika zveCeramic Zvinoshandiswa muDBC

Zvinhu zvitatu zveceramic zvinotungamira kugadzirwa kweDBC substrate, chimwe nechimwe chine hunhu hwakasiyana hwekushanda:

2.1 Alumina (Al₂O₃)

Zvigadzirwa zveAlumina zvave zvichishandiswa zvakanyanya pakugadzira zvinhu zveDBC kubvira pakatanga tekinoroji iyi. Inowanikwa mumhando dzehutsanana kubva pa92% kusvika 99.6%, alumina inopa cheni yekugovera yakakura, kugadziriswa kunofungidzirwa, uye mitengo inokwikwidzana. Mhando yehutsanana ye96% ndiyo inonyanya kushandiswa pakushandisa magetsi emagetsi.

Hunhu hukuru hwe96% alumina:

• Thermal conductivity: 24-28 W/m·K
• CTE: 7.1 ppm/°C
• Flexural simba: 350-400 MPa
• Dielectric simba: 15-20 kV / mm

2.2 Aruminiyamu Nitride (AlN)

Aluminum nitride inopa kufambiswa kwekupisa kwakapetwa ka7-10 kupfuura alumina, zvichiita kuti ive sarudzo inofarirwa pakushandiswa kunoda kupisa kwakawanda. AlN ceramics dzemhando yepamusoro dzinoita kufambiswa kwekupisa kwe170-230 W/m·K zvichienderana nekuchena uye kugadziriswa. Kushanda kwekupisa uku kwakanaka kunotsigira mutengo wepamusoro wezvinhu zvinoshandiswa apo kupisa kunoderedza kuwanda kwesimba.

Hunhu hukuru hweAlN:

• Thermal conductivity: 170-230 W/m·K
• CTE: 4.5 ppm/°C (yakaenzana zvakanaka nesilicon's 2.6 ppm/°C)
• Flexural simba: 300-350 MPa
• Dielectric simba: 15-17 kV / mm

2.3 Silicon Nitride (Si₃N₄)

Silicon nitride inopa simba guru remakanika uye kusimba kwekupwanyika pakati peDBC ceramics. Kunyange hazvo kufambisa kwayo kupisa kuri pakati pealumina neAlN, kuramba kwayo kupisa kwakanyanya uye kushushikana kwemakanika kunoita kuti iwedzere kufarirwa mukushandiswa kwemotokari nenjanji uko kuvimbika kwenguva refu mumamiriro ezvinhu akaoma kuri kwakakosha.

Hunhu hunokosha hweSi₃N₄:

• Thermal conductivity: 70-90 W/m·K
• CTE: 2.6 ppm/°C (inoenderana zvakanyanya nesilicon)
• Flexural simba: 700-900 MPa
• Kusimba kwekutyoka: 6-7 MPa·m^½

3) AlN vs Al₂O₃ vs Si₃N₄ DBC Substrates

Kusarudza pakati pezvinhu zveceramic kunoda kuyera mashandiro akasiyana-siyana zvichienderana nemutengo uye kuwanikwa. Kuenzanisa kunotevera kunoratidza misiyano mikuru ine chekuita nesarudzo ye substrate.

3.1 Kurongeka kweKushanda kweThermal Performance

AlN > Si₃N₄ > Al₂O₃

Zvishandiso zveAlN zvinoderedza kuramba kupisa kwemagetsi ne60-70% zvichienzaniswa nealumina muchimiro chejometri dzakafanana. Kubatsira uku kwekupisa kunoreva zvakananga kugona kubata simba rakawanda kana kudzikira kwekupisa kwekushanda.

3.2 Kurongeka Kwekutendeseka Kwemakanika

Si₃N₄ > Al₂O₃ > AlN

Kusimba kwakanyanya kweSilicon nitride kunoita kuti irambe ichikwanisa kupwanyika nekuda kwekuvhunduka kwekupisa kana kumanikidzwa kwemagetsi. Zvigadziko zveSi₃N₄ DBC zvinogara zvichirarama kupfuura 5,000+ thermal cycles apo zvikamu zveAlN zvakafanana zvinogona kutadza kushanda mushure me3,000 cycles.

3.3 Kurongwa Kwemitengo (Kubva Pazasi Kuenda Pakakwirira)

Al₂O₃ < AlN < Si₃N₄

Zvigadziko zveAlumina DBC zvinowanzodhura zvishoma ne30-50% pane AlN equivalents, nepo Si₃N₄ ichitenga mutengo wepamusoro nekuda kwezvinodiwa zvekugadzira ceramic zvakaoma. Huremu uye kuoma kwezvinotsanangurwa zvinopesvedzera zvakanyanya mitengo chaiyo.

3.4 CTE Match neSilicon

Si₃N₄ (2.6 ppm/°C) ≈ Silikoni (2.6 ppm/°C) < AlN (4.5 ppm/°C) < Al₂O₃ (7.1 ppm/°C)

Kufananidza CTE pakati pe substrate ne semiconductor die kunoderedza kushushikana kwekupisa pamajoini e solder uye ma die attach interfaces, zvichivandudza kuvimbika pasi pe thermal cycling.

---

4) Kuenzanisa Kushanda Kwekupisa Nemagetsi

Kunzwisisa musiyano wekushanda kwehuwandu kunobatsira mainjiniya kusarudza zvinhu zvichienderana nezvinodiwa pakushandisa. Ongorora mamiriro akasiyana-siyana ehunyanzvi hwemasekete eceramic papeji redu rekuongorora PCB yeceramic.

4.1 Kuenzanisa Kuramba Kupisa

Kuti uwane 1mm ceramic substrate ine ukobvu hwe10mm × 10mm:

• Al₂O₃: ~0.42°C/W kudzivirira kupisa
• AlN: ~0.05°C/W kudzivirira kupisa
• Si₃N₄: ~0.13°C/W kudzivirira kupisa

Misiyano iyi inosanganisika pakugadzira tembiricha dzejunction, zvichikanganisa zvakananga huwandu hwesimba rinogoneka.

4.2 Kushanda kweDielectric

Zvese zvitatu zveceramics zvinopa mukana wakanaka wekuparadzanisa magetsi kuti zvishandiswe mumagetsi emagetsi.

• Voltage yekutanga yekubuda kwemagetsi: AlN inowanzo ratidza voltage yakaderera yekutanga kubuda kwemvura pane alumina pakukora kwakaenzana, zvichireva kuti inoda kutariswa mumagadzirirwo emagetsi ane simba guru.
• Volume resistivity: Zvinhu zvitatu izvi zvinochengetedza resistivities >10^14 Ω·cm patembiricha yemumba, zvichidonha zvakanyanya patembiricha yakakwira.
• Kurasikirwa kweTangent: Zvakakosha pakushandiswa kweRF; AlN inopa kurasikirwa kwakaderera kwe dielectric pakati pezvinhu izvi zveceramics.

5) Kusarudzwa Kwezvinhu Zvinotungamirirwa Nekushandisa

Sarudzo yakanakisisa yeceramic inoenderana zvakanyanya nezvinodiwa pakushandisa. Mitemo inotevera inobatsira kufananidza zvinhu zvinoshandiswa nevanhu.

5.1 Sarudza Alumina (Al₂O₃) Nguvai:

• Kugadzirisa mitengo ndiyo nyaya huru
• Zvinodiwa pakupisa zviri pakati nepakati (simba remagetsi <50 W/cm²)
• Tembiricha dzekushanda dzinoramba dziri pasi pe150°C
• Dhizaini inogona kugamuchira nzvimbo yakakura ye substrate kuti iparadzire kupisa
• Madhiraivha emagetsi eindasitiri akajairika, masisitimu eUPS, uye magetsi akajairika

5.2 Sarudza Aluminium Nitride (AlN) Nguvai:

• Kushanda kwakanyanya kwekupisa kunodiwa
• Kuwanda kwesimba kunodarika 100 W/cm²
• Zvipingamupinyi zvehukuru zvinodzivirira kupisa kupararira nealumina
• Zvishandiso zveSiC kana GaN zvakafara zvinoda kutonhora kwakanyanya
• Ma EV traction inverters, magetsi emuchadenga, uye ma high-frequency RF amplifiers

5.3 Sarudza Silicon Nitride (Si₃N₄) Nguva:

• Kutendeseka kwekufamba kwemhepo inopisa zvakanyanya kunodiwa (>5,000 cycles)
• Kushandiswa kunosanganisira kupisa kwakanyanya
• Kuvhunduka kwemuchina uye kudedera zvinhu zvinonyanya kushungurudza
• Nguva refu yewarandi inoda kuvimbika kwakanyanya
• Masisitimu ekubata mota, ma inverter enjanji, uye michina yeindasitiri yakavimbika zvikuru

---

6) Kusarudza DBC Ceramic Substrate Yakakodzera

Kusarudzwa kwezvinhu kunoda kuongorora zvinodiwa zvehunyanzvi zvichienderana nezvirambidzo zvinoshanda. Kushanda nemugadziri weDBC ane ruzivo kunoita kuti munhu awane ruzivo rwekushandisa uye nhungamiro yezvinhu.

6.1 Mibvunzo Yakakosha Yekugadzirisa Panguva Yekusarudza Zvinhu

• Ndeipi tembiricha yepamusoro inobvumidzwa yejunction? Izvi zvinosarudza mashandiro anodiwa ekupisa.
• Chii chichaitika pakupisa kwepasi pevhu? Kufamba nebhasikoro zvakanyanya kunogona kuda Si₃N₄ pasinei nezvinodiwa nekupisa.
• Ndeipi voltage yekushandisa inodiwa? Izvi zvinosarudza ukobvu hushoma hweceramic.
• Mari yeyuniti inotarirwa ndeyei? Kugadzirwa kwehuwandu kunogona kururamisa mashandiro ezvigadzirwa kuburikidza nekuvandudza goho.
• Ndezvipi zvirambidzo zvehukuru? Kusakwana kwesimba reAlN kunogona kuda kuti pave nekushanda kwekupisa kwakanangwa.

Highleap Electronics inopa nhungamiro yehunyanzvi pakusarudza zvinhu zveceramic, zvichibatsira mainjiniya kuti vaenzanise mashandiro, kuvimbika, uye mutengo. Hunhu hwedu hunosanganisira kugadzirwa kwePCB kuburikidza nekugadzirwa kwepamusoro kweDBC substrate, kutsigira mapurojekiti kubva pakugadzira zvinhu kusvika pakugadzirwa kwehuwandu.

Kuti uwane kutsanangurwa kwemashoko uye kunzwisisa kwepakutanga, shanyira peji redu retsanangudzo ye substrate yemhangura yakabatana zvakananga.

Kumbira Kubvunzana Nezvezvinhu