V oblasti elektroniky, polovodičov, energetických zariadení a pokročilých obalov je substrát kľúčovým materiálom, ktorý nesie čip, poskytuje elektrické spojenia a uľahčuje odvod tepla.Rôzne aplikácie majú výrazne odlišné požiadavky na tepelnú vodivosť substrátu, izoláciu, prispôsobenie tepelnej rozťažnosti a vysokofrekvenčný výkon.
Nasledujú klasifikácie hlavných substrátových materiálov a ich typické aplikácie.
Klasifikácia podľa typu materiálu: 6 hlavných substrátov
|
Typ substrátu |
Reprezentatívny materiál |
Tepelná vodivosť (W/m·K) |
Elektrická izolácia |
Typické aplikácie |
|
Organické substráty |
FR-4 (epoxidová živica + sklenené vlákno) ABF (Ajinomoto Build{0}}Film) |
0.3–0.5 |
✅ Dobre |
• Základné dosky spotrebnej elektroniky • PCB mobilného telefónu/počítača • Baliace substráty (ABF pre CPU/GPU) |
|
Kovové substráty |
Na báze hliníka- (Al) Na báze medi- (Cu) |
1 – 2 (integrálne) (Vysoká tepelná vodivosť kovového jadra, ale nízka izolačná vrstva) |
Vyžaduje izolačnú vrstvu |
• LED osvetlenie • Napájacie moduly • Automobilová elektronika |
|
Keramické substráty |
Oxid hlinitý (Al₂O3) Nitrid hliníka (AlN) Karbid kremíka (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (Ale zvyčajne vodivé!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC je polovodič) |
• Výkonové moduly (IGBT) • LED držiaky • RF zariadenia • Senzory |
|
Priama{0}}viazaná meď (DBC) |
Al₂O3 + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Keramická vrstva izolácie) |
• Invertory elektrických vozidiel • Fotovoltaické meniče • Priemyselné motorové pohony |
|
Aktívne spájkovanie kovov (AMB) |
AlN + Cu (aktívna spájka) |
170–200 |
✅ |
• Špičkový{0}}hlavný pohon EV (platforma 800 V) • Železničná doprava |
|
Silikónový/sklenený substrát |
Monokryštalický kremík Mimoriadne-tenké sklo |
150 1.0 |
❌ (Si vedie elektrinu) ✅ |
• 2,5D/3D IC balenie • Rozdúchajte-vejár • MEMS |
Sprievodca výberom kľúčov: Prispôsobenie potrebám
✅ Vyžaduje „Vysokú tepelnú vodivosť + vysokú izoláciu“ → Vyberte si keramické podklady
Nákladovo{0}}efektívna možnosť: 96 % oxid hlinitý (Al₂O₃)
Nízke náklady, vhodné pre LED diódy so stredným{0}}výkonom a priemyselné napájacie zdroje
Možnosť vysokého{0}}výkonu: Nitrid hliníka (AlN)
Tepelná vodivosť je 6- až 8-krát väčšia ako Al₂O₃, ktorý sa používa v elektromobiloch, základňových staniciach 5G a laseroch
Poznámka: Hoci má karbid kremíka (SiC) vysokú tepelnú vodivosť, je elektricky vodivý a nemožno ho priamo použiť ako izolačný substrát! Používa sa iba ako substrát (ne-obalový substrát) pre napájacie zariadenia SiC.
✅ Pre „vysokú frekvenciu, nízku stratu“ → Vyberte si špeciálnu keramiku alebo sklo
LTCC (Low Temperature Co{0}}fire Ceramic): Používa sa v milimetrových{1}}vlnových moduloch (5G/radar)
Kremenné/sklenené substráty: Stabilná dielektrická konštanta, používaná v RF MEMS
✅ Pre „nízke náklady + veľká plocha“ → Zvoľte organické substráty
FR-4: Mainstream v oblasti spotrebnej elektroniky
ABF: High{0}}balenie CPU/GPU (napr. Intel, AMD)
✅ Pre „dokonalý odvod tepla + vysoká spoľahlivosť“ → Zvoľte DBC/AMB
DBC na AlN: Používa sa v invertoroch Tesla Model 3
AMB: Silnejšie spojenie ako DBC, lepšia odolnosť voči tepelnej únave
Zhrnutie:Neexistuje "najlepší" substrát, len "najvhodnejší" substrát.
Spotrebná elektronika → Organické substráty (ABF/FR-4)
Výkonová elektronika → Keramické substráty (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Vysokofrekvenčná{0}komunikácia → LTCC / Glass
Pokročilé balenie → Silicon Interposer + organická redistribúcia
Pre potreby spracovania substrátu,prosím kontaktujte nás.Yuchang Laser poskytuje bezplatné vzorky na testovanie.
