Керамическая подложка представляет собой тонкий базовый материал, обычно изготовленный из оксида алюминия, нитрида алюминия или композиционных материалов на основе оксида алюминия и нитрида алюминия. Его плоская поверхность используется для подключения и поддержки микроэлектронных компонентов. Как правило, толщина керамических подложек составляет от десятков до сотен микрон, а поверхность подвергается прецизионной обработке для адаптации к различным потребностям.

Самая ранняя концепция керамических подложек восходит к 1960-м годам, когда люди начали изучать и пытаться улучшить надежность и производительность электронных компонентов. Первоначально при изготовлении подложек широко использовались металлические материалы, но по мере увеличения плотности электронных компонентов теплопроводность металлических подложек постепенно перестает удовлетворять спрос. Поэтому исследователи обратились к керамическим материалам и постепенно разработали керамические подложки.

Керамические подложки имеют следующие основные характеристики:

1. Характеристики изоляции: керамическая подложка обладает отличными изоляционными характеристиками, что позволяет эффективно предотвращать протекание тока и избегать помех и потерь между электронными компонентами. Эта характеристика делает керамические подложки широко используемыми в электронных устройствах высокой плотности, таких как интегральные схемы и полупроводниковые устройства.

2. Высокая теплопроводность. Керамические подложки обладают высокой теплопроводностью и могут эффективно передавать и рассеивать тепло, помогая поддерживать стабильную рабочую температуру электронных компонентов. Это имеет решающее значение для надежности и производительности электронных устройств.

3. Устойчивость к высоким температурам. Керамические подложки обычно обладают хорошей термической стабильностью и механической прочностью и могут выдерживать воздействие высоких температур. В результате они преуспевают в высокотемпературных приложениях, таких как аэрокосмическая промышленность, автомобильная электроника и энергетика.

4. Стабильность размеров: керамические подложки имеют небольшие изменения размеров при различных температурах и обладают хорошей стабильностью размеров. Эта особенность делает их подходящими для применений, требующих точной посадки и надежного соединения.

Процесс изготовления керамических подложек обычно включает в себя следующие этапы:

1. Выбор и подготовка материала. В зависимости от требований применения выберите подходящие керамические материалы и обработайте их порошком для получения необходимых физических и химических свойств.

2. Формование: смешайте обработанный керамический порошок с органическими добавками и используйте технологию формования (например, литье под давлением, прессование или экструзию), чтобы придать смеси желаемую форму подложки.

3. Спекание. Сформированная керамическая подложка должна пройти процесс спекания для улучшения плотности и механической прочности материала. При высоких температурах керамические частицы связываются друг с другом и образуют прочную структуру.

4. Обработка поверхности: спеченная подложка может потребовать обработки поверхности для получения плоской, гладкой и подходящей поверхности для соединения электронных компонентов. Этого можно достичь с помощью механической обработки, химической обработки или нанесения покрытий.

5. Проводные соединения. Электронные компоненты на керамических подложках часто необходимо соединять с другими компонентами, для чего можно использовать провода или методы пайки. Эти соединения могут быть выполнены путем печати, металлизации или пайки.

Керамические подложки широко используются в различных областях, включая, помимо прочего, следующие:

1. Электронная промышленность: подложки, используемые для производства микроэлектронных компонентов, таких как полупроводниковые устройства, интегральные схемы и датчики.

2. Аэрокосмическая промышленность. В аэрокосмической области он используется для производства высокотемпературных и высокопрочных компонентов, таких как ракеты, космические корабли и спутники.

3. Медицинское оборудование: используется для производства медицинского оборудования и инструментов, таких как ультразвуковые датчики и медицинские датчики.

4. Энергетика: используется для производства высокотемпературных, износостойких компонентов, таких как устройства сгорания и покрытия печей на тепловых электростанциях.

5. Автомобильная промышленность. Керамические подложки используются для изготовления высокотемпературных компонентов автомобильных двигателей и выхлопных систем, а также компонентов аккумуляторов для электромобилей.

6. Промышленность связи: используется для производства высокотемпературных и коррозионностойких компонентов коммуникационного оборудования и волоконно-оптических систем связи.

7. Военная область: используется для производства высокопрочных и высокотемпературных компонентов военной техники и систем вооружения, таких как ракеты и истребители.

В целом керамические подложки играют ключевую роль в современной электронике, а их отличные характеристики и широкий спектр применения делают их важной частью многих высокопроизводительных электронных устройств. Благодаря постоянному развитию науки и техники и растущему спросу керамические подложки будут продолжать играть важную роль и оказывать более обширное и далеко идущее влияние в будущей электронной сфере.