Barchamizga ma'lumki, yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlashi natijasida hosil bo'ladigan issiqlik yarimo'tkazgich qurilmalarining ishdan chiqishiga sabab bo'ladigan asosiy omil bo'lib, elektr o'tkazmaydigan substratning issiqlik o'tkazuvchanligi umumiy yarimo'tkazgich moslamasining issiqlik tarqalishining kalitidir. Bundan tashqari, zarbalar va tebranishlar kabi murakkab mexanik muhit tufayli ma'lum mexanik ishonchliligi bo'lgan substrat materiallari ham talab qilinadi. Silikon nitridli keramika har jihatdan ancha muvozanatli bo'lib, eng yaxshi umumiy ishlashga ega bo'lgan konstruktiv keramik materiallardir. Shuning uchun, Si3N4 kremniy nitridi elektr elektron qurilmalar uchun keramik substrat ishlab chiqarish sohasida kuchli raqobatbardoshlikka ega.
Ilgari, elektron substrat alohida komponentlar yoki integral mikrosxemalar va alohida komponentlarning birikmasi bo'lib, umumiy elektron funktsiya talablariga javob beradigan tekis material hosil qiladi. Buning uchun faqat elektr izolyatsiyasi va o'tkazuvchanlik kerak. Aqlli ma'lumot davriga kirgandan so'ng, quvvatli elektron qurilmalar elektr energiyasini konvertatsiya qilish va boshqarish imkoniyatiga ega bo'lishlari kerak, bu esa elektr energiyasini boshqarish va quvvatni konversion ishlash talablarini va qurilmalarning ishchi quvvat sarfini sezilarli darajada yaxshilaydi. Shunga mos ravishda, oddiy substratlar endi murakkab quvvat moslamalarining issiqlik qarshiligini pasaytirish, ish haroratini boshqarish va ishonchliligini ta'minlashning yuqori talablariga javob bera olmaydi, yaxshi ishlashga ega bo'lgan substratni almashtirish kerak va yangi turdagi seramika substrat paydo bo'ldi.
Keramika tagliklari uchun elektron qurilmalarning ishlash talablariga asoslanib, substrat materiallari quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak:
1. Yaxshi izolyatsiya va elektr buzilishiga qarshilik;
2. Yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi: issiqlik o'tkazuvchanligi to'g'ridan-to'g'ri yarimo'tkazgichlarning ish sharoitlariga va ishlash muddatiga ta'sir qiladi va yomon issiqlik tarqalishi natijasida yuzaga keladigan haroratning teng bo'lmagan taqsimlanishi ham elektron qurilmalarning shovqinini sezilarli darajada oshiradi;
3. Issiqlik kengayish koeffitsienti paketda ishlatiladigan boshqa materiallar bilan mos keladi;
4. Yaxshi yuqori chastotali xususiyatlar: past dielektrik sobit va past dielektrik yo'qotish;
5. Sirt silliq va qalinligi bir xil: substrat yuzasida sxemani bosib chiqarish va bosilgan sxemaning bir xil qalinligini ta'minlash qulay.
Hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan keramika substrat materiallari asosan Al2O3 alyuminiy oksidi va AlN alyuminiy nitritidir. Kremniy nitridi ularning ishlash ko'rsatkichlari bilan qanday taqqoslanadi? Quyidagi jadval uchta keramika substratining ishlash ko'rsatkichlarini taqqoslash. Ko'rinib turibdiki, kremniy nitridli keramika materiallari aniq ustunliklarga ega, ayniqsa kremniy nitritli keramika materiallarining yuqori haroratga chidamliligi yuqori harorat sharoitida, metallarga nisbatan kimyoviy inertlik va qattiqlik va sinishning chidamliligi kabi juda yuqori mexanik xususiyatlarga ega.
MAHSULOT | UNIT | Si3N4 | AlN | Al2O3 |
Bükme kuchi | Mpa | 600 | 350 | 400 |
Singanning qattiqligi | Mpa · m1/2 | 6.0 | 2.7 | 3.0 |
Issiqlik o'tkazuvchanligi | W/m.K | 80 | 180 | 25 |
Joriy tashish hajmi | A | & gt; 300 | 100-300 | & lt; 100 |
Termal qarshilik | ℃/W | & lt; 0.5 (0,5 mm Cu) | & lt; 0.5 (0,3 mm Cu) | & gt; 1.0 (0,3 mm Cu) |
Ishonchlilik * | Vaqt | & gt; 5000 | 200 | 300 |
Narxi | - | Yuqori | Yuqori | Kam |
* Ishonchliligi sinovi -40 darajadan 150 darajagacha bo'lgan sharoitda materialning buzilmasligi.
Kremniy nitridi juda zo'r ekan, nega bozorda dastur kamroq va uni rivojlantirish imkoniyatlari qayerda? Aslida, uchta materialning o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Masalan, alyuminiy oksidi issiqlik o'tkazuvchanligi past bo'lsa-da va yuqori quvvatli yarimo'tkazgichlarning rivojlanish tendentsiyasiga mos kela olmasa ham, uni ishlab chiqarish jarayoni etuk va arzon narxga ega va past va o'rta darajadagi sohalarda hali ham talab katta . Alyuminiy nitrid eng yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligiga ega va yarimo'tkazgichli materiallar bilan yaxshi mos keladi. U yuqori darajadagi sanoat korxonalarida ishlatilishi mumkin, ammo mexanik xususiyatlari yomon, bu yarimo'tkazgichli qurilmalarning ishlash muddatiga ta'sir qiladi va ulardan foydalanish xarajatlari yuqori bo'ladi. Silikon nitrit umumiy ishlash ko'rsatkichlari bo'yicha eng yaxshi ko'rsatkichga ega, ammo kirish to'sig'i yuqori. Hozirgi vaqtda Xitoyning ko'plab mahalliy tadqiqot institutlari va korxonalari o'rganmoqda, ammo texnologiya qiyin, ishlab chiqarish qiymati yuqori va bozor kichik, shuning uchun hali katta hajmdagi dasturlar paydo bo'lmagan. Ko'pgina kompaniyalar hali ham ko'rishni kutayotgani va investitsiyalarni ko'paytirish to'g'risida qaror qilmaganligining sababi shu. Biroq, hozirgi paytda vaziyat boshqacha, chunki dunyo yarimo'tkazgichlarning uchinchi avlodini rivojlantirish uchun muhim davrga kirdi. Silikon nitridli seramika elektron substratlari AQSh va Yaponiyada pishib yetilgan mahsulotlarga ega. Xitoy bu sohada uzoq yo'lni bosib o'tishi kerak. Borishning bir yo'li bor. Texnologiyalarning rivojlanishi va bozor talabining ortishi bilan UNIPRETEC ko'proq va ko'proq natijalarni ko'rsatishi mumkin deb hisoblaydi.
