En els camps de l'electrònica, els semiconductors, els dispositius de potència i l'embalatge avançat, el substrat és un material crucial que porta el xip, proporciona connexions elèctriques i facilita la dissipació de la calor.Les diferents aplicacions tenen requisits molt diferents per a la conductivitat tèrmica, l'aïllament, la concordança de l'expansió tèrmica i el rendiment d'alta-freqüència del substrat..
A continuació es mostren classificacions dels materials de substrat principals i les seves aplicacions típiques.
Classificat per tipus de material: 6 substrats principals
|
Tipus de substrat |
Material representatiu |
Conductivitat tèrmica (W/m·K) |
Aïllament elèctric |
Aplicacions típiques |
|
Substrats orgànics |
FR-4 (resina epoxi + fibra de vidre) ABF (pel·lícula de construcció-Ajinomoto) |
0.3–0.5 |
✅ Bé |
• Plaques base d'electrònica de consum • PCB de telèfon mòbil/ordinador • Substrats d'embalatge (ABF per a CPU/GPU) |
|
Substrats metàl·lics |
A base d'alumini-(Al) A base de coure (Cu) |
1–2 (integral) (Alta conductivitat tèrmica del nucli metàl·lic, però baixa capa d'aïllament) |
Requereix una capa d'aïllament |
• Il·luminació LED • Mòduls de potència • Electrònica d'automoció |
|
Substrats ceràmics |
Òxid d'alumini (Al₂O₃) Nitrur d'alumini (AlN) Carbur de silici (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (però generalment conductor!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC és un semiconductor) |
• Mòduls de potència (IGBT) • Suports LED • Dispositius de RF • Sensors |
|
Coure enllaçat-directe (DBC) |
Al₂O₃ + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Aïllament de capa de ceràmica) |
• Inversors de vehicles elèctrics • Inversors fotovoltaics • Accionaments de motors industrials |
|
Soldadura de metall actiu (AMB) |
AlN + Cu (soldadura activa) |
170–200 |
✅ |
• Unitat principal de-alta gamma EV (plataforma de 800 V) • Transport ferroviari |
|
Substrat de silici/vidre |
Silici monocristal·lí Vidre ultra-fin |
150 1.0 |
❌ (Si condueix l'electricitat) ✅ |
• Embalatge IC 2.5D/3D • Apaga- • MEMS |
Guia de selecció de claus: adaptació a les necessitats
✅ Requereix "Alta conductivitat tèrmica + Alt aïllament" → Trieu substrats ceràmics
Cost-Opció efectiva: 96% d'alúmina (Al₂O₃)
Baix cost, adequat per a LED de potència mitjana-i fonts d'alimentació industrials
Opció d'alt rendiment-: nitrur d'alumini (AlN)
La conductivitat tèrmica és de 6 a 8 vegades la de l'Al₂O₃, utilitzada en vehicles elèctrics, estacions base 5G i làsers
Nota: tot i que el carbur de silici (SiC) té una alta conductivitat tèrmica, és elèctricament conductor i no es pot utilitzar directament com a substrat aïllant! Només s'utilitza com a substrat (substrat sense -embalatge) per a dispositius d'alimentació SiC.
✅ Per a "alta freqüència, baixa pèrdua" → Tria ceràmica o vidre especial
LTCC (ceràmica co-co de baixa temperatura): s'utilitza en mòduls-d'ones mil·limètriques (5G/radar)
Substrats de quars/vidre: constant dielèctrica estable, utilitzada en RF MEMS
✅ Per "low cost + gran superfície" → Trieu substrats orgànics
FR-4: corrent principal en electrònica de consum
ABF:-empaquetament de CPU/GPU de gamma alta (p. ex., Intel, AMD)
✅ Per a "la màxima dissipació de calor + alta fiabilitat" → Trieu DBC/AMB
DBC a AlN: s'utilitza en inversors Tesla Model 3
AMB: Unió més forta que DBC, millor resistència a la fatiga tèrmica
Resum:No hi ha un "millor" substrat, només el "més adequat".
Electrònica de consum → Substrats orgànics (ABF/FR-4)
Electrònica de potència → Substrats ceràmics (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Comunicació d'alta-freqüència → LTCC/Vidre
Embalatge avançat → Silicon Interposer + Organic Redistribution
Per a necessitats de processament de substrats,poseu-vos en contacte amb nosaltres.Yuchang Laser ofereix mostres gratuïtes per fer proves.
