Elektroonika, pooljuhtide, toiteseadmete ja täiustatud pakendite valdkonnas on substraat ülioluline materjal, mis kannab kiipi, tagab elektriühendused ja hõlbustab soojuse hajumist.Erinevatel rakendustel on tohutult erinevad nõuded substraadi soojusjuhtivusele, isolatsioonile, soojuspaisumise sobitamisele ja kõrge{0}}sageduslikule jõudlusele.
Järgnevalt on toodud peamiste substraatmaterjalide klassifikatsioonid ja nende tüüpilised rakendused.
Materjalitüübi järgi liigitatud: 6 peamist aluspinda
| Substraadi tüüp | Esinduslik materjal | Soojusjuhtivus (W/m·K) | Elektriisolatsioon | Tüüpilised rakendused |
| Orgaanilised substraadid | FR-4 (epoksüvaik + klaaskiud)ABF (Ajinomoto ehitusfilm{0}}) | 0.3–0.5 | ✅ Hea | •Tarbeelektroonika emaplaadid• Mobiiltelefoni/arvuti trükkplaadid• Pakendi substraadid (ABF protsessori/graafikaprotsessori jaoks) |
| Metallist aluspinnad | Alumiinium{0}}põhine (Al)Vase-põhine (Cu) | 1–2 (terviklik)(Metallist südamiku kõrge soojusjuhtivus, kuid madal isolatsioonikiht) | Vajab isolatsioonikihti | • LED-valgustus• Toitemoodulid• Autoelektroonika |
| Keraamilised aluspinnad | Alumiiniumoksiid (Al2O3)Alumiiniumnitriid (AlN)Ränikarbiid (SiC) | 24–35170–220120–200 (aga tavaliselt juhtiv!) | ✅✅✅✅✅❌ (SiC on pooljuht) | • Toitemoodulid (IGBT)• LED-klambrid• RF-seadmed• Andurid |
| Otse{0}}liimitud vask (DBC) | Al₂O3 + CuAlN + Cu | 24–35170–200 | ✅ (keraamiline isolatsioon) | • Elektrisõidukite inverterid• Fotogalvaanilised inverterid• Tööstuslikud mootoriajamid |
| Aktiivne metalli jootmine (AMB) | AlN + Cu (aktiivne joodis) | 170–200 | ✅ | • Kvaliteetse{0}}elektrisõiduki põhiajam (800 V platvorm)• Raudteetransport |
| Silikoon/klaas aluspind | Monokristalliline räniÜli-õhuke klaas | 1501.0 | ❌ (Si juhib elektrit)✅ | • 2,5D/3D IC pakend• Tuul -välja• MEMS |
Võtmevaliku juhend: vajadustele sobitamine
✅ Nõuab "Kõrget soojusjuhtivust + kõrget isolatsiooni" → Valige keraamilised aluspinnad
Tasulik-valik: 96% alumiiniumoksiid (Al₂O₃)
Madal hind, sobib keskmise võimsusega{0}}LED-idele ja tööstuslikele toiteallikatele
Kõrge{0}}jõudlusega valik: alumiiniumnitriid (AlN)
Soojusjuhtivus on elektrisõidukites, 5G tugijaamades ja laserites kasutatava Al₂O3 omast 6–8 korda suurem
Märkus: Kuigi ränikarbiidil (SiC) on kõrge soojusjuhtivus, on see elektrit juhtiv ja seda ei saa otseselt kasutada isolatsioonisubstraadina! Seda kasutatakse ainult ränikarbiidi toiteseadmete substraadina (mitte-pakendisubstraadina).
✅ "Kõrge sagedus, väike kadu" → Valige spetsiaalne keraamika või klaas
LTCC (madala temperatuuriga kaas{0}}põletatud keraamika): kasutatakse millimeetri{1}}lainemoodulites (5G/radar)
Kvarts/klaas aluspinnad: stabiilne dielektriline konstant, kasutatakse RF MEMS-is
✅ "Madala hinnaga + suur ala" jaoks → Valige orgaanilised aluspinnad
FR-4: olmeelektroonika põhivool
ABF: tipptasemel{0}}CPU/GPU pakend (nt Intel, AMD)
✅ Lõpliku soojuse hajumise + suure töökindluse jaoks → valige DBC/AMB
DBC AlN-il: kasutatakse Tesla Model 3 inverterites
AMB: tugevam side kui DBC, parem vastupidavus termilisele väsimusele
Kokkuvõte:Pole olemas "parimat" substraati, on vaid "sobivaim" aluspind.
Tarbeelektroonika → Orgaanilised aluspinnad (ABF/FR-4)
Jõuelektroonika → keraamilised aluspinnad (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Kõrg{0}}sageduslik side → LTCC / klaas
Täiustatud pakend → Silicon Interposer + orgaaniline ümberjaotus
Substraadi töötlemise vajaduste jaoksvõtke meiega ühendust.Yuchang Laser pakub testimiseks tasuta proove.
