ویژگی های بسترهای سرامیکی سیلیکون نیترید

همان طور که همه می دانیم گرمای تولید شده توسط بهره برداری از دستگاه های نیمه هادی عامل کلیدی است که باعث شکست دستگاه های نیمه هادی می شود و هدایت حرارتی بستر عایق الکتریکی کلید از بین رفتن گرمای دستگاه نیمه هادی کلی است. علاوه بر این، به دلیل محیط پیچیده مکانیکی مانند برجستگی ها و ارتعاشات، ماده بستر با قابلیت اطمینان مکانیکی خاصی نیز مورد نیاز است. سرامیک سیلیکون نیترید در تمام جنبه ها متعادل تر است، و مواد سرامیکی ساختاری با بهترین عملکرد کلی است. بنابراین سی3N4 سیلیکون نیترید رقابت پذیری قوی در زمینه ساخت بستر سرامیکی برای دستگاه های الکترونیکی قدرت دارد.

در گذشته بستر مدار ترکیبی از اجزای جداگانه یا مدارهای مجتمع و اجزای گسسته برای تشکیل یک ماده مسطح است که نیازهای تابع مدار کلی را برآورده می کند. فقط نیاز به عایق الکتریکی و هدایت دارد. پس از ورود به عصر اطلاعات هوشمند، دستگاه های الکترونیکی قدرت نیز ملزم به توانایی تبدیل و کنترل انرژی الکتریکی هستند که این کار باعث بهبود بسیار کنترل الکتریکی و الزامات عملکرد تبدیل قدرت و مصرف برق عملیاتی دستگاه ها می شود. به طور متناظر، بسترهای معمولی دیگر نمی توانند الزامات بالای کاهش مقاومت حرارتی دستگاه های قدرت پیچیده، کنترل دمای عملیاتی، و اطمینان از قابلیت اطمینان را برآورده کنند، یک بستر با عملکرد بهتر باید جایگزین شود، و نوع جدیدی از بستر سرامیکی قدرت پدیدار شده است.

بر اساس الزامات عملکرد دستگاه های الکترونیکی برای بسترهای سرامیکی، ماده بستر باید خواص زیر را داشته باشد:

1. عایق خوب و مقاومت در برابر شکست الکتریکی;

2. رسانایی حرارتی بالا: هدایت حرارتی به طور مستقیم شرایط عملیاتی و عمر خدمات نیمه هادی ها را تحت تاثیر قرار, و توزیع میدان دمای ناهموار ناشی از dissipation حرارت ضعیف نیز خواهد شد تا حد زیادی افزایش صدای دستگاه های الکترونیکی;

3. ضریب انبساط حرارتی مطابقت با مواد دیگر مورد استفاده در بسته؛

4. ویژگی های فرکانس بالا خوب: ثابت دی تریک پایین و کم از دست دادن دی تریک;

5. سطح صاف و ضخامت یکنواخت است: آن را راحت به چاپ مدار در سطح بستر، و برای اطمینان از ضخامت یکنواخت مدار چاپ شده است.

در حال حاضر پر استفاده ترین مواد بستر سرامیکی عمدتاً اکسید آلومینیوم Al2O3 و آلن آلومینیوم نیترید هستند. نیترید سیلیکون چگونه با عملکرد آنها مقایسه می شود؟ جدول زیر مقایسه عملکرد اساسی سه بستر سرامیکی است. دیده می شود که مواد سرامیکی سیلیکون نیترید مزایای آشکاری دارند، به ویژه عملکرد مقاومت دمای بالا مواد سرامیکی سیلیکون نیترید تحت شرایط دمای بالا، بی اثری شیمیایی به فلزات، و خواص مکانیکی فوق العاده بالا مانند سختی و سختی شکستگی.

* آزمون پایایی تعداد بار هایی است که ماده تحت شرایط ۴۰- درجه سانتیگراد تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد آسیب نمی بیند.

از آنجا که نیترید سیلیکون بسیار عالی است، چرا هنوز کاربرد بازار کمتری وجود دارد، و فرصت های توسعه آن کجاست؟ در واقع این سه مواد دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. به عنوان مثال، اگرچه آلومینا رسانایی حرارتی ضعیفی دارد و نمی تواند روند توسعه نیمه هادی های با قدرت بالا را حفظ کند، اما فرایند ساخت آن بالغ و کم هزینه است و هنوز تقاضای زیادی در زمینه های کم پایان و میان برد وجود دارد. نیترید آلومینیومی بهترین رسانایی حرارتی را دارد و مطابقت خوبی با مواد نیمه هادی دارد. می توان از آن در صنایع بالا پایان استفاده کرد، اما خواص مکانیکی ضعیف است که بر عمر دستگاه های نیمه هادی تأثیر می گذارد و هزینه استفاده بالاتری دارد. سیلیکون نیترید بهترین عملکرد را از نظر عملکرد کلی دارد، اما مانع ورود بالا است. در حال حاضر بسیاری از موسسات و بنگاه های تحقیقاتی داخلی در چین در حال مطالعه هستند، اما فناوری دشوار است، هزینه تولید بالا است و بازار کوچک است، بنابراین کاربردهای در مقیاس بزرگ هنوز ظاهر نشده اند. به همین دلیل است که بسیاری از شرکت ها هنوز منتظر دیدن هستند و برای افزایش سرمایه گذاری ذهن خود را ساخته اند. با این حال، وضعیت در حال حاضر متفاوت است، چرا که جهان برای توسعه نسل سوم نیمه هادی ها وارد دوره بحرانی شده است. بسترهای مدار سرامیکی سیلیکون نیترید محصولات بالغی در ایالات متحده و ژاپن دارند. چین در این زمینه راه درازی در پیش دارد. يه راهي براي رفتن هست . با توسعه تکنولوژی و افزایش تقاضای بازار، UNIPRETEC معتقد است نتایج بیشتر و بیشتری وجود خواهد داشت که می تواند نشان داده شود.