Comparação em larga escala do desempenho de substratos cerâmicos feitos de diferentes materiais
No campo de embalagens eletrônicas, substratos cerâmicos, com suas excelentes propriedades elétricas, térmicas e mecânicas, tornaram-se materiais-chave que dão suporte à operação estável de dispositivos eletrônicos. Substratos cerâmicos feitos de diferentes materiais exibem características de desempenho únicas e desempenham um papel importante em vários cenários de aplicação. Hoje, vamos dar uma olhada aprofundada em vários tipos comuns de substratos cerâmicos e comparar suas diferenças de desempenho.
Substrato cerâmico de alumina (Al₂O₃)
O substrato cerâmico de alumina é um dos substratos cerâmicos mais amplamente utilizados atualmente. De acordo com os diferentes teores de óxido de alumínio, os comumente vistos são 96%substrato cerâmico de aluminae substratos cerâmicos de 99% de alumina.
Os 96%substrato cerâmico de aluminatem alta dureza, resistência e resistência ao desgaste. Tem um custo relativamente baixo e bom desempenho de processamento, e pode ser processado por corte, perfuração e outros métodos. Em aplicações com baixa temperatura e baixa intensidade de campo elétrico, sua constante dielétrica e perda dielétrica têm excelente desempenho, e o desempenho de transmissão de sinal é bom. No entanto, sua pureza é relativamente menor do que a do substrato de óxido de alumínio de 99%, e sua constante dielétrica e perda dielétrica também são ligeiramente maiores. É propenso a fratura frágil em um ambiente de alta temperatura.
Os 99%substrato cerâmico de aluminatem maior pureza química, densidade e dureza, excelentes propriedades elétricas, uma constante dielétrica relativamente alta e uma baixa perda dielétrica. Tem excelente estabilidade em alta temperatura e pode suportar temperaturas de até 1700℃. Também tem alta resistência mecânica e forte resistência à corrosão. Além disso, pode ser preparado em um relativamente finosubstrato cerâmico de alumina, o que é benéfico para a preparação de dispositivos microeletrônicos. No entanto, seu custo é relativamente alto, e a dificuldade de processamento também é maior.
2. Campos de Aplicação
O substrato cerâmico de 96% de alumina é comumente usado nos campos de componentes eletrônicos de baixa potência, sensores, capacitores, relés em miniatura, componentes de micro-ondas, etc. Nesses cenários em que o custo é um fator sensível e os requisitos de desempenho são relativamente menos rigorosos, ele pode aproveitar ao máximo suas vantagens. O substrato cerâmico de 99% de alumina é mais adequado para os campos de LEDs de alta potência, circuitos integrados de alta tensão, sensores de alta temperatura, componentes eletrônicos de alta frequência, etc., atendendo aos requisitos rigorosos desses campos para estabilidade em alta temperatura, propriedades elétricas e resistência mecânica dos materiais.
Substrato cerâmico de zircônia (ZrO₂)
1. Características de desempenho
O substrato cerâmico de zircônia é caracterizado por alta resistência e alta dureza. Sua dureza pode geralmente atingir acima de HRA90, e até mesmo tão alta quanto HRA95, que é mais de 10 vezes maior que a do aço. Sua resistência pode atingir 900MPa em temperatura ambiente e ainda manter um nível relativamente alto em altas temperaturas. Tem boa resistência ao desgaste e alta planura de superfície.
As cerâmicas de zircônia têm forte inércia química e excelente resistência à corrosão. Elas não são facilmente erodidas por substâncias químicas como ácidos e álcalis, e podem operar de forma estável por um longo tempo em ambientes severos. Seu desempenho de isolamento também é muito notável, tornando-a adequada para materiais de isolamento de alta tensão. Além disso, as cerâmicas de zircônia têm um ponto de fusão extremamente alto e estabilidade em alta temperatura, e podem ser usadas por um longo tempo em ambientes de alta temperatura.
2. Campos de Aplicação
É amplamente aplicado em campos como manufatura de ponta, eletrônica, aeroespacial, dispositivos médicos e engenharia química. No campo da eletrônica, pode ser usado para fabricar sensores, capacitores, etc. No campo de dispositivos médicos, devido à sua boa biocompatibilidade, pode ser usado para fazer implantes, como articulações artificiais.
Substrato cerâmico de carboneto de silício (SiC)
1. Características de desempenho
O substrato cerâmico de carboneto de silício tem uma dureza extremamente alta, que é 5 vezes maior do que a do aço e 3 vezes maior do que a do alumínio. Ele também tem uma alta resistência, e sua resistência à tração pode atingir mais de 400 MPa. O carboneto de silício tem boa resistência a altas temperaturas, com um alto ponto de fusão, e pode suportar choques térmicos de alta temperatura. Geralmente, sua temperatura de serviço varia de 1200℃ a 1600℃.
Ele tem forte resistência à oxidação e pode resistir à corrosão por oxidação em alta temperatura, e pode ser usado de forma estável no ar. O carboneto de silício tem boa resistência ao desgaste, alta dureza e um pequeno coeficiente de atrito. Ao mesmo tempo, tem excelente condutividade térmica, que é de 2 a 3 vezes maior que a dos metais, permitindo dissipação de calor eficaz, e também tem boa estabilidade química.
2. Campos de Aplicação
Substratos cerâmicos feitos de diferentes materiais têm suas próprias vantagens e desvantagens em termos de desempenho. Em aplicações práticas, é necessário considerar de forma abrangente fatores como condutividade térmica, isolamento, resistência mecânica, custo e dificuldade de processamento de acordo com requisitos específicos e selecionar o material mais adequado para o substrato cerâmico. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia eletrônica, os requisitos para o desempenho de substratos cerâmicos também estão aumentando constantemente. No futuro, substratos cerâmicos de vários materiais continuarão a inovar em termos de otimização de desempenho e controle de custos.