Siliziumnitrid-Substrat

 

Verwendung von Siliziumnitrid-Substraten

In den letzten Jahren haben sich die Halbleiterbauelemente in Richtung hohe Leistung, hohe Frequenz und Integration entwickelt. Hochleistungs-Halbleiterbauelemente finden breite Anwendung in der Windenergieerzeugung, der Photovoltaik, in Elektrofahrzeugen, der LED-Beleuchtung und anderen Bereichen. Da jedes Halbleiterbauelement im Betrieb einen gewissen Verlust aufweist, der größtenteils in Form von Wärme abgeführt wird, kommt es zu bestimmten Geräteausfällen. Statistiken zufolge liegt die Zahl der durch Wärme verursachten Geräteausfälle bei 55%.

Es hat sich gezeigt, dass Siliziumnitrid-Substrate eine bessere Wärmeleitfähigkeit und bessere mechanische Eigenschaften, einen hohen Schmelzpunkt, eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Oxidationsbeständigkeit und andere Vorteile aufweisen und die besten Materialien für High-End-Halbleitergeräte, insbesondere für Hochleistungshalbleiter, sind.

Das Siliziumnitrid-Substrat muss die folgenden Eigenschaften aufweisen:

  1. Gute Isolierung und Widerstand gegen elektrische Durchschläge;
  2. Hohe Wärmeleitfähigkeit: Wärmeleitfähigkeit wirkt sich direkt auf die Betriebsbedingungen und Lebensdauer von Halbleitergeräten, schlechte Wärmeableitung führt zu der ungleichmäßigen Verteilung der Temperatur Feld wird auch stark erhöhen das Rauschen von elektronischen Geräten;
  3. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist auf die anderen Materialien in der Verpackung abgestimmt;
  4. Gute Hochfrequenzeigenschaften: niedrige Dielektrizitätskonstante und geringer dielektrischer Verlust;
  5. Glatte Oberfläche und gleichmäßige Dicke: Erleichtert das Drucken der Schaltung auf der Substratoberfläche und gewährleistet die gleichmäßige Dicke der gedruckten Schaltung.

si3n4-Substrat, das in Halbleiterbauelementen verwendet wird

Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Trägermaterialien gehören: Keramiksubstrat, Glaskeramiksubstrat, Diamant, Harzsubstrat, Silizium (Si)-Substrat und Metall oder Metallmatrix-Verbundwerkstoffe.

Zu den derzeit verwendeten keramischen Trägermaterialien gehören hauptsächlich Berylliumoxid (BeO), Aluminiumoxid (Al2O3) und Aluminiumnitrit (AlN). Mit der Entwicklung von Halbleiterbauelementen hin zu hoher Leistung und hohen Frequenzen wurden höhere Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften von keramischen Isoliersubstraten gestellt. Gegenwärtig gilt Siliziumnitrid als das vielversprechendste keramische Substratmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Zuverlässigkeit im In- und Ausland. Die theoretische Wärmeleitfähigkeit von monokristallinem Siliziumnitrid kann mehr als 400 W-M-1-K-1 erreichen und hat das Potenzial, ein Substrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu werden.

Si3N4 hat drei kristalline Strukturen: Alpha-Phase, Beta-Phase und Gamma-Phase. Die Alpha-Phase und die Gamma-Phase, die häufigsten Formen von Si3N4, haben hexagonale Strukturen und können unter Normaldruck hergestellt werden. Siliziumnitrid-Substrate haben viele hervorragende Eigenschaften, wie große Härte, hohe Festigkeit, kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient, geringes Kriechen bei hohen Temperaturen, gute Oxidationsbeständigkeit, gute thermische Korrosionsleistung, kleiner Reibungskoeffizient und ähnlich wie die Oberfläche von ölgeschmierten Metallen, usw. Si3N4-Keramiken sind Strukturkeramiken mit den besten umfassenden Eigenschaften.

Einflussfaktoren von Siliziumnitrid-Substratmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit

Einfluss des Rohmaterials Pulver

Rohstoffpulver ist ein Schlüsselfaktor für die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Keramik, insbesondere für Si3N4-Substrate mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Reinheit und Partikelgröße des Rohstoffpulvers hat einen großen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Si3N4.

Einfluss von Sinterhilfsmitteln. 

Siliziumnitrid gehört zu bauen starke kovalente Verbindungen, unter Berufung auf die feste Phase Diffusion sind schwer zu sintern Dichte notwendig, um Sinterhilfsmittel, wie MgO Stil, Al2O3, CaO und seltene Erden Oxide, in Sinter-Prozess, die Sinterhilfsmittel können mit dem nativen Oxid auf der Oberfläche des Siliziumnitrid-Pulver, die Bildung von niedrig schmelzenden eutektischen Lösung, mit Flüssigphase Sintermechanismus zu realisieren Verdichtung. Es ist zu beachten, dass nicht alle Sinterhilfsmittel eine gute Sinterwirkung erzielen können. Der Schlüssel zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von si3N4 liegt in der Auswahl eines geeigneten Sinterhilfsmittels und der Formulierung eines angemessenen Rezeptursystems. Sinterhilfsmittel können grob in Oxid-Sinterhilfsmittel und Nicht-Oxid-Sinterhilfsmittel unterteilt werden. Es wird weiter unterteilt in Seltenerdoxid-Sinterhilfsmittel (Y2O3, CeO, La2O3, Yb2O3) und CaO- und MgO-Sinterhilfsmittel.

Si3n4-Substrat-Lieferant

Great Ceramic verfügt über langjährige Erfahrung in der Verarbeitung von technischer Präzisionskeramik und ist bestrebt, seinen Kunden hervorragende Siliziumnitrid-Keramikprodukte zu liefern. Wir können Siliziumnitrid-Substrate mit einer Dicke von mehr als 0,15 mm liefern, und die Spezifikationen und Größen können entsprechend den Kundenanforderungen angepasst werden.

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