세 가지 일반적인 세라믹 기판의 비교
세라믹 기판은 우수한 기계적, 열적, 전기적 특성으로 인해 다양한 고성능 애플리케이션에 널리 사용되고 있습니다. 그 중에서도 질화알루미늄(AlN), 96% 알루미나(Al₂O₃), 실리콘 질화물(Si₃N₄) 세라믹 기판은 전자, 항공우주 및 전력 장치에서 가장 일반적으로 사용되는 소재입니다. 이 문서에서는 각 세라믹 기판의 성능, 특성 및 응용 분야를 종합적으로 비교하여 엔지니어와 설계자가 필요에 맞는 세라믹 기판을 선택할 수 있도록 도와줍니다.
기계적 특성 비교
세라믹 기판은 다양한 환경에서 기계적 응력을 견뎌야 하므로 굴곡 강도, 경도 및 파단 인성이 중요한 요소입니다.
속성 | 질화 알루미늄(AlN) | 96% 알루미나(Al₂O₃) | 질화규소(Si₃N₄) |
---|---|---|---|
굴곡 강도(MPa) | 350 | 350 | 800 (우수) |
경도(HV) | 1150 | 1600 (가장 어려움) | 1500 |
골절 인성(MPa-m¹/²) | 4.0 | 3.2 | 7.0 (내충격성에 가장 적합) |
열적 특성 비교
열 전도성과 팽창은 전자 애플리케이션의 열 방출과 열 안정성을 위해 매우 중요합니다.
속성 | 질화 알루미늄(AlN) | 96% 알루미나(Al₂O₃) | 질화규소(Si₃N₄) |
---|---|---|---|
열 전도성(W/m-K) | 170 (우수) | 22 | 25 |
열팽창(×10-⁶/K) | 5.0 | 7.0 | 3.0 (최저) |
최대 작동 온도(℃) | 1000 | 1500(최고) | 1200 |
전기적 특성 비교
전기 절연 및 유전체 특성은 회로 기판과 반도체 부품의 성능에 영향을 미칩니다.
속성 | 질화 알루미늄(AlN) | 96% 알루미나(Al₂O₃) | 질화규소(Si₃N₄) |
---|---|---|---|
유전체 상수 | 8.8 | 9.5 | 8.2 |
유전체 손실(×10-³) | 2.0 | 3.0 | 1.5 (최저) |
체적 저항(Ω-cm) | 10¹³ | 10¹⁴ (최고의 단열) | 10¹² |
주요 성능 비교
아래는 세 가지 세라믹 기판의 주요 특성을 비교한 도표로, 각 성능의 차이를 빠르게 확인할 수 있습니다.
세라믹 기판의 응용 분야
각 세라믹 기판은 그 특성에 따라 다양한 산업 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다:
질화 알루미늄(AlN) 세라믹 기판
96% 알루미나(Al₂O₃) 세라믹 기판
질화 규소(Si₃N₄) 세라믹 기판
세라믹 기판의 주요 용도 비교
적용 분야 | 질화 알루미늄(AlN) | 96% 알루미나(Al₂O₃) | 질화규소(Si₃N₄) |
---|---|---|---|
전력 전자 모듈 | ⭐⭐⭐⭐⭐ (높은 열전도율로 인해 우수) | ⭐⭐ (열 전도성 불량) | ⭐⭐⭐⭐(더 나은, 충격에 강한) |
LED 패키징 기판 | ⭐⭐⭐⭐⭐ (높은 열 전도성) | ⭐⭐ (열 전도성 불량) | ⭐⭐⭐ (우수한 내충격성) |
RF/마이크로파 기판 | ⭐⭐⭐⭐⭐(낮은 유전체 손실) | ⭐⭐⭐ (일반 신청) | ⭐⭐⭐⭐ (높은 신뢰성) |
IC 패키징 기판 | ⭐⭐⭐⭐⭐(열팽창 매칭 실리콘) | ⭐⭐ (열팽창 불일치) | ⭐⭐⭐⭐ (높은 신뢰성) |
항공우주 | ⭐⭐⭐⭐ (고성능 애플리케이션) | ⭐⭐⭐ (일반적으로 내열성) | ⭐⭐⭐⭐⭐(내충격성, 고온 내성) |
자동차 전자 제품 | ⭐⭐⭐⭐(고방열, 일부 애플리케이션) | ⭐⭐⭐ (저렴한 비용, 일반) | ⭐⭐⭐⭐⭐(내충격성, 고온 내성) |
산업용 가열 기판 | ⭐⭐⭐⭐(고온 내성) | ⭐⭐⭐⭐⭐(고온 내성, 저비용) | ⭐⭐⭐⭐⭐(매우 높은 내열성) |
결론: 어떤 세라믹 기판을 선택해야 할까요?
엔지니어와 제조업체는 AlN, Al₂O₃, Si₃N₄ 세라믹 기판 간의 성능 차이를 이해함으로써 향상된 성능과 수명을 위해 재료 선택을 최적화할 수 있습니다.
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