Применение передовой керамики в полупроводниковой и электронной промышленности

Применение передовой керамики в полупроводниковой и электронной промышленности

Индустрия полупроводников и электронных компонентов требует материалов, которые могут надежно работать в экстремальных условиях - при высоких температурах, быстрой термоциклической обработке, высоком напряжении и сверхчистых производственных средах. Усовершенствованная керамика стали незаменимы в этой области благодаря исключительному сочетанию механической прочности, электроизоляции, термостойкости и химической инертности. Такие материалы, как глинозем (Al₂O₃), нитрид алюминия (AlN), нитрид кремния (Si₃N₄), диоксид циркония (ZrO₂), оксид бериллия (BeO), и нитрид бора (BN) широко используются в оборудовании для обработки полупроводников, микроэлектронной упаковке и высокопроизводительных электронных устройствах.

Ключевые преимущества передовой керамики для полупроводников и электроники

Такие керамики, как глинозем и нитрид алюминия, обладают диэлектрической проницаемостью более 10 кВ/мм, что делает их идеальными для использования в качестве изоляторы в высоковольтных цепях и подложки для микрочипов. Их способность предотвращать утечку электричества обеспечивает целостность сигнала в высокоскоростной электронике.

Нитрид алюминия и оксид бериллия обладают превосходной теплопроводностью (AlN: ~170-200 Вт/м-К; BeO: ~200-250 Вт/м-К), что позволяет эффективно отводить тепло в силовые полупроводники, Светодиодные модули, и Радиочастотные устройства. Это предотвращает перегрев и продлевает срок службы устройства.

Передовая керамика сохраняет свою форму и эксплуатационные характеристики при температурах от криогенных до более чем 1 000°C. Это необходимо для оборудование для производства полупроводниковВ процессах литографии, травления и осаждения очень важны точные допуски.

При производстве полупроводников часто используются агрессивные химические вещества и плазменная среда. Такие материалы, как нитрид кремния и глинозем, противостоят травители, кислоты и реактивные газыобеспечивая длительный срок службы компонентов в плазмотроны, CVD-реакторы и системы обработки пластин.

Многие керамики, особенно нитрид кремния, имеют низкие коэффициенты теплового расширения, что снижает тепловое напряжение при резких изменениях температуры и делает их совместимыми с различными полупроводниковыми материалами.

выгода:

  • Превосходная надежность: Стабильность при высоких температурах и напряжении
  • Улучшенная миниатюризация: Позволяет создавать компактные и высокопроизводительные конструкции
  • Улучшенное терморегулирование: Предотвращает перегрев силовой электроники
  • Возможность герметичного закрытия: Защищает чувствительные полупроводниковые компоненты от влаги и загрязнений
  • Высокочастотные характеристики: Материалы с низкими диэлектрическими потерями для систем 5G и радаров

Ключевые материалы для применения в полупроводниках и электронике

Компания Great Ceramic стремится к расширению применения высокоэффективной керамики в полупроводниковой и электронной промышленности, помогая нашим клиентам достичь беспрецедентных уровней производительности, надежности и экологичности.

Материал Основные свойства Типовые применения
Глинозем (Al₂O₃) Экономичность, хорошая изоляция, умеренная теплопроводность Подложки для светодиодов, многослойные упаковки, керамические печатные платы
Нитрид алюминия (AlN) Высокая теплопроводность, электроизоляция, соответствие CTE с Si Подложки для силовых модулей, теплораспределители для радиочастотных устройств
Нитрид кремния (Si₃N₄) Высокая вязкость разрушения, устойчивость к термическим ударам Руки для обработки пластин, подложки для силовой электроники
Карбид кремния (SiC) Высокая прочность, коррозионная стойкость, термостойкость Компоненты CVD-камер, футеровка диффузионных печей
Нитрид бора (BN) Теплопроводник + электроизолятор, поддается обработке Теплоотводы для радиочастотных/микроволновых устройств, интерфейсные слои
Стеклокерамика, поддающаяся механической обработке (MGC) Легкая точная обработка, стабильность до 1000°C Прототипирование деталей, мелкосерийные прецизионные компоненты
ZTA (циркониевый упрочненный глинозем) Высокая износостойкость, повышенная вязкость разрушения Прецизионные направляющие, инструменты для обработки полупроводников

Эксплуатационные преимущества перед металлами и пластиками

Недвижимость Передовая керамика Металлы Пластмассы
Теплопроводность Высокая (AlN до 260 Вт/м-К) Умеренный (Cu: ~400 Вт/м-К) Низкий (<1 Вт/м-К)
Электрическая изоляция Отлично (>10¹³ Ω-см) Бедный Хорошо
Устойчивость к коррозии Превосходно Умеренно/Неудовлетворительно Хорошо
Высокотемпературная стабильность Превосходно (>1000°C) Хорошо (500-800°C) Плохое (<200°C)
Износостойкость Превосходно Хорошо Бедный

Ключевые приложения

  • Керамические подложки AlN в силовые модули (IGBT, MOSFET) для электромобилей и систем возобновляемой энергии.

  • Субстраты DBC/AMB Сочетание керамики с медными слоями обеспечивает превосходный отвод тепла.

  • Светодиодная упаковка: Al₂O₃ для экономичного общего освещения, AlN для ультрафиолетовых и мощных светодиодов.

  • Радиочастотные модули 5G: Керамика с малыми потерями уменьшает затухание сигнала при высокочастотной передаче.

  • Si₃N₄ и SiC для манипуляторов для обработки пластин, компонентов камер травления и деталей CMP (химико-механическая планаризация).

  • BN в качестве теплозащитных экранов и суспензорных вкладышей в системах MOCVD.

  • Al₂O₃ для плазмостойких сопел и изоляторов.

  • Увеличенный срок службы в жестких технологических условиях сокращает время простоя в обслуживании.

  • LTCC (низкотемпературная керамика совместного обжига) подложки для компактных радиочастотных и микроволновых модулей.

  • MLCC (многослойные керамические конденсаторы) на основе BaTiO₃ для фильтрации и хранения энергии.

  • Диэлектрические резонаторы и антенн для базовых станций 5G и радарных систем.

  • MGC и ZTA для приспособлений для выравнивания пластин и инструментов для позиционирования.

  • Обработка керамики на заказ для высокоточных роботизированных манипуляторов в системах подбора и размещения.

  • Пластины с электростатическим патроном (ESC) из высокочистого Al₂O₃ для фиксации пластин.

Возможности производства керамики полупроводникового класса

В компании Great Ceramic мы специализируемся на индивидуальная обработка современных керамических компонентов. Наши услуги по прецизионному производству гарантируют, что каждая деталь соответствует точным спецификациям проекта с жесткими допусками и гладкой отделкой. Мы предлагаем:

  • Прецизионная обработка с ЧПУ с допусками до ±0,001 мм.
  • Лазерная микрообработка микровинта и сложных геометрических форм.
  • Металлизация и пайка для герметичного соединения с металлами.
  • Быстрое прототипирование мелкосерийных компонентов для НИОКР.
  • Обработка поверхности (полировка, притирка) до субмикронной плоскостности.

Соответствующие товары

Поддержка приложений и дизайна

Поддержка приложений и дизайна

Быстрое изготовление керамических прототипов

Быстрое изготовление керамических прототипов

Решения для прецизионной обработки керамики

Обработка деталей на заказ

Передовые керамические материалы - техническая керамика

Передовые керамические материалы

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Нитрид алюминия (AlN) и глинозем с низкими потерями чаще всего используются из-за низких диэлектрических потерь и хорошей теплопроводности.

Керамика сочетает в себе высокую теплопроводность и электроизоляцию, что исключает необходимость в отдельных изолирующих слоях.

Да. SiC, Si₃N₄ и высокочистый глинозем устойчивы к воздействию плазменных газов, таких как CF₄ и Cl₂, что продлевает срок службы.

МГК идеально подходят для создания прототипов и мелкосерийного производства, но для массового производства могут быть заменены высокопроизводительной керамикой.

AlN имеет значительно более высокую теплопроводность (до 180 Вт/м-К), что делает его более эффективным для рассеивания тепла в силовые модули и Радиочастотные устройства.

Да, в высокопроизводительных приложениях, где термостойкость, электроизоляция и механическая прочность керамика превосходит пластик.

Абсолютно. Такие материалы, как AlN, Al₂O₃ и Si₃N₄ широко используются для обработки, упаковки и производства подложек.

Отличная керамика

Ваш надежный партнер по производству современной керамики

Усовершенствованная керамика меняет представление о полупроводниковой и электронной промышленности, позволяя повысить плотность мощности, улучшить терморегулирование и увеличить срок службы устройств.

Компания Great Ceramic предлагает услуги по прецизионной обработке, индивидуальному проектированию и металлизации для удовлетворения взыскательных требований ваших электронных приложений, создавая индивидуальные, высокопроизводительные керамические компоненты.

Свяжитесь с нами Сегодня

Готовы воплотить в жизнь свои керамические проекты?
Обратитесь в компанию Great Ceramic, чтобы получить индивидуальные решения по обработке керамики, отвечающие самым высоким стандартам.