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마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 전자 포장용 고주파 세라믹 기판

마이크로웨이브 기술

마이크로웨이브 기술 - 전자 포장용 고주파 세라믹 기판

전자 포장용 고주파 세라믹 기판

2021-08-26
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Author:Fanny

고주파 세라믹 기판 (일명 세라믹 회로 기판) 은 열전도성이 높고 내열성이 좋으며 열팽창 계수가 낮고 기계 강도가 높으며 절연성이 좋고 부식, 방사능에 견디는 등의 특징을 가지고 있으며, 이미 전자 부품의 포장에 광범위하게 응용되었다.


실리콘(Si)과 게르마늄(Ge) 소재로 대표되는 1세대 반도체는 주로 데이터 연산 분야에 적용돼 마이크로일렉트로닉스 산업의 토대를 마련했다.GaAs와 InP로 대표되는 2세대 반도체는 주로 통신 분야에 사용되며 고성능 마이크로파, 밀리미터파, 발광 부품 제조에 사용돼 정보 산업의 기반을 다졌다.기술의 발전과 응용 수요가 끊임없이 확대됨에 따라 양자의 한계는 점차 구현되어 고주파, 고온, 고출력, 고에너지 효율, 열악한 환경에 견디고 경량화된 소형화의 요구를 만족시키기 어렵다.

고주파 세라믹 기판


탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)으로 대표되는 3세대 반도체 소재는 밴드 갭이 크고 임계 뚫기 전압이 높으며 열전도율이 높고 캐리어 포화 표류 속도가 높은 특징이 있다.그들이 만든 전자 장비는 300 ° C 또는 그 이상의 온도에서 안정적으로 작동 할 수 있습니다 (파워 반도체 또는 고온 반도체라고도 함).LED, 레이저(LD), IGBT와 같은 고체 광원, 전력 전자 부품, 포커스 태양광 (CPV), 마이크로파 무선 주파수 (RF) 등의 부품의"핵심"이다.반도체 조명, 자동차 전자, 차세대 이동통신(5G), 신에너지와 신에너지 자동차, 고속철 교통, 소비자 전자 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 가지고 있다.전통적인 반도체 기술의 한계를 돌파하고 1세대와 2세대 반도체 기술과 상호 보완할 수 있을 것으로 보인다.광전자 부품, 전력 전자, 자동차 전자, 항공 우주, 깊은 우물 시추 등 분야에서 중요한 응용 가치를 가지고 있으며, 에너지 절약 및 배출 감소, 산업 전환 업그레이드, 새로운 경제 성장 지점 탄생 등 방면에서 중요한 역할을 발휘할 것이다.


LED, LD, IGBT, CPV 등을 포함한 전력 부품의 지속적인 발전에 따라 발열은 부품의 성능과 신뢰성에 영향을 주는 핵심 기술이 되었습니다.전자 장치의 경우 일반적인 10 ° C 온도 상승은 장치의 수명을 30 ~ 50% 단축시킵니다.그러므로 적합한 포장재료와 공예를 선택하여 부품의 열방출능력을 제고하는것은 출력부품발전의 기술병목으로 되였다.고출력 LED 패키지의 경우 입력 출력의 70~80% 가 열로 전환되고(약 20~30% 만 광에너지로 전환됨), LED 칩은 면적이 작고 부품 출력 밀도가 높다(100W/cm2 이상).따라서 발열은 고출력 LED 패키지에서 해결해야 할 중요한 문제가 됩니다.칩의 열을 제때에 내보내고 열을 방출하지 않으면 대량의 열이 LED 내부에 모여 칩의 결온이 점차 높아져 LED의 성능 (예를 들어 발광 효율이 낮고 파장이 빨갛게 변하는 등) 에 영향을 주는 한편 LED 부품 내부에서도 열응력이 발생한다.수명, 온도 변화와 같은 일련의 안정성 문제를 야기합니다.


패키징 기판은 주로 재료 자체의 높은 열전도성을 이용하여 칩 (열원) 의 열을 출력하여 외부 환경과의 열교환을 실현한다.전력 반도체 부품의 경우 패키징 기판은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

(1) 열전도도가 높다.현재 전력 반도체 부품은 열전 분리 패키지를 채택하고 있다.부품에서 발생하는 대부분의 열은 패키징 기판을 통해 전송된다.열전도성이 좋은 라이닝은 칩이 열에 손상되는 것을 방지할 수 있다.

(2) 칩 재료의 열팽창 계수와 일치한다.전력 부품 칩 자체는 고온을 견딜 수 있으며 전류, 환경 및 작업 조건은 온도를 변경합니다.칩이 직접 봉인 기판에 설치되기 때문에 열팽창 계수의 일치는 칩의 열응력 z를 낮추고 부품의 신뢰성을 높일 수 있다.

(3) 내열성이 좋고 공률부품의 고온사용요구를 만족시키며 량호한 열안정성을 갖고있다.

(4) 절연성이 좋아 전기 상호 연결과 설비 절연의 요구를 만족시킬 수 있다.

(5) 기계의 강도가 높아 부품 가공, 포장 및 응용 공정의 강도 요구를 만족시킨다.

(6) 대규모 생산과 응용에 적합한 가격.


현재 일반적으로 사용되는 전자 패키징 기판은 폴리머 기판, 금속 기판 (금속 코어 회로 기판, MCPCB) 및 세라믹 기판으로 나눌 수 있습니다.전력 장치 패키지의 경우 패키지 기판은 기본적인 배선 (전기 연결) 기능뿐만 아니라 열전도성, 내열성, 절연성, 강도, 열 매칭 성능에도 높은 요구가 있다.따라서 PCB와 같은 폴리머 기판과 MCPCB와 같은 금속 기판의 사용은 매우 제한적입니다.세라믹 재료 자체는 높은 열전도성, 좋은 내열성, 높은 절연성, 높은 강도와 칩 재료의 열 매칭 성능을 가지고 있으며, 전력 부품 고주파 세라믹 기판에 매우 적합하며, 이미 반도체 조명, 레이저와 광통신, 항공 우주, 자동차 전자, 심해 시추 등 분야에 광범위하게 응용되었다.