V oblasti elektroniky, polovodičů, energetických zařízení a pokročilých obalů je substrát zásadním materiálem, který nese čip, zajišťuje elektrické spojení a usnadňuje odvod tepla.Různé aplikace mají výrazně odlišné požadavky na tepelnou vodivost substrátu, izolaci, přizpůsobení tepelné roztažnosti a vysokofrekvenční výkon.
Následují klasifikace hlavních substrátových materiálů a jejich typické aplikace.
Klasifikace podle typu materiálu: 6 hlavních substrátů
|
Typ substrátu |
Reprezentativní materiál |
Tepelná vodivost (W/m·K) |
Elektrická izolace |
Typické aplikace |
|
Organické substráty |
FR-4 (epoxidová pryskyřice + skleněné vlákno) ABF (Ajinomoto Build{0}}Film) |
0.3–0.5 |
✅ Dobré |
• Základní desky spotřební elektroniky • Desky plošných spojů mobilních telefonů/počítačů • Balící substráty (ABF pro CPU/GPU) |
|
Kovové substráty |
Na bázi hliníku- (Al) Na bázi mědi- (Cu) |
1–2 (integrální) (Vysoká tepelná vodivost kovového jádra, ale nízká izolační vrstva) |
Vyžaduje izolační vrstvu |
• LED osvětlení • Napájecí moduly • Automobilová elektronika |
|
Keramické substráty |
Oxid hlinitý (Al₂O3) Nitrid hliníku (AlN) Karbid křemíku (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (ale obvykle vodivé!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC je polovodič) |
• Napájecí moduly (IGBT) • LED držáky • RF zařízení • Senzory |
|
Přímá-vazba mědi (DBC) |
Al₂O3 + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Keramická vrstva izolace) |
• Měniče elektrických vozidel • Fotovoltaické střídače • Průmyslové motorové pohony |
|
Aktivní pájení kovů (AMB) |
AlN + Cu (aktivní pájka) |
170–200 |
✅ |
• Špičkový{0}}hlavní pohon EV (platforma 800 V) • Železniční doprava |
|
Silikonový/skleněný substrát |
Monokrystalický křemík Mimořádně-tenké sklo |
150 1.0 |
❌ (Si vede elektřinu) ✅ |
• 2,5D/3D IC balení • Vějíř-ven • MEMS |
Průvodce výběrem klíčů: Přizpůsobení potřebám
✅ Vyžaduje „Vysoká tepelná vodivost + vysoká izolace“ → Vyberte keramické substráty
Nákladově{0}}efektivní možnost: 96% oxid hlinitý (Al₂O₃)
Nízká cena, vhodná pro středně-výkonové LED a průmyslové napájecí zdroje
Možnost vysokého{0}}výkonu: Nitrid hliníku (AlN)
Tepelná vodivost je 6–8krát vyšší než u Al₂O₃, který se používá v elektromobilech, základnových stanicích 5G a laserech
Poznámka: Přestože má karbid křemíku (SiC) vysokou tepelnou vodivost, je elektricky vodivý a nelze jej přímo použít jako izolační substrát! Používá se pouze jako substrát (ne-obalový substrát) pro napájecí zařízení SiC.
✅ Pro "vysokou frekvenci, nízkou ztrátu" → Vyberte si speciální keramiku nebo sklo
LTCC (Low Temperature Co{0}}fired Ceramic): Používá se v modulech s milimetrovými-vlnami (5G/radar)
Křemenné/skleněné substráty: Stabilní dielektrická konstanta, používaná v RF MEMS
✅ Pro „nízké náklady + velká plocha“ → Vyberte organické substráty
FR-4: Mainstream ve spotřební elektronice
ABF: Špičkový{0}}procesor/GPU (např. Intel, AMD)
✅ Pro „dokonalý odvod tepla + vysoká spolehlivost“ → Zvolte DBC/AMB
DBC na AlN: Používá se v měničích Tesla Model 3
AMB: Silnější spojení než DBC, lepší odolnost proti tepelné únavě
Shrnutí:Neexistuje "nejlepší" substrát, pouze "nejvhodnější" substrát.
Spotřební elektronika → Organické substráty (ABF/FR-4)
Výkonová elektronika → Keramické substráty (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Vysokofrekvenční-komunikace → LTCC / Glass
Pokročilé balení → Silicon Interposer + organická redistribuce
Pro potřeby zpracování substrátu,prosím kontaktujte nás.Yuchang Laser poskytuje bezplatné vzorky pro testování.
