Chất nền gốm: Al₂O₃, AlN, Si₃N₄

1. Sứ mệnh cốt lõi của chất nền gốm sứ

Trong sơ đồ lớn của ngành công nghiệp điện tử hiện đại, chất nền gốm, mặc dù thường bị ẩn giấu ở hậu trường, nhưng vẫn đóng một vai trò quan trọng và không thể thay thế. Từ truyền tín hiệu tần số cao trong các trạm gốc 5G đến bộ điều khiển động cơ trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới và lớp đóng gói lõi của chất bán dẫn điện, chất nền gốm vẫn kiên định là cốt lõi của các thiết bị điện tử, âm thầm thực hiện sứ mệnh kép là "xương sống tản nhiệt" và "bảo vệ cách nhiệt".

Lấy các trạm gốc 5G làm ví dụ, chúng tạo ra một lượng nhiệt lớn trong quá trình hoạt động. Nếu lượng nhiệt này không được tiêu tán kịp thời, hiệu suất của thiết bị sẽ giảm sút đáng kể, thậm chí gây ra trục trặc. Chất nền gốm, với khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời, có thể dẫn nhiệt nhanh chóng, đảm bảo trạm gốc hoạt động ổn định. Trong bộ điều khiển động cơ của phương tiện sử dụng năng lượng mới, chất nền gốm không chỉ phải chịu được môi trường nhiệt độ cao mà còn phải chịu được các thử nghiệm về điện áp cao và dòng điện cao. Đặc tính cách nhiệt vượt trội và độ bền cơ học của chúng mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy cho hoạt động hiệu quả của động cơ.

Theo dự báo có thẩm quyền, thị trường chất nền gốm toàn cầu được dự đoán sẽ tăng từ 1,13 tỷ USD vào năm 2022 lên 4,15 tỷ USD vào năm 2029, thể hiện tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 18,23%. Sự tăng trưởng nhanh chóng này được thúc đẩy bởi nhu cầu bùng nổ từ điện tử công suất, chất bán dẫn thế hệ thứ ba và thiết bị cao cấp. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các lĩnh vực này ngày càng đặt ra yêu cầu cao hơn về hiệu suất của các thiết bị điện tử, khiến chất nền gốm, vốn là vật liệu chủ chốt, ngày càng trở nên quan trọng.

2. Hồ sơ kỹ thuật của ba chất nền chính

Trong số nhiều loại chất nền gốm, alumina (Al₂O₃), nhôm nitride (AlN) và silicon nitride (Si₃N₄) là ba loại nổi bật nhất, mỗi loại tỏa sáng rực rỡ trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau do đặc tính vật liệu độc đáo của chúng.

Chất nền gốm Alumina (Al₂O₃) tự hào có 60 năm kinh nghiệm công nghiệp hóa, công nghệ hoàn thiện và chi phí tương đối thấp. Khối lượng sản xuất cao và hiệu quả chi phí vượt trội đã cho phép họ chiếm một thị phần đáng kể trong thị trường tầm thấp đến tầm trung. Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng nói chung, như điện thoại thông minh và máy tính bảng, chất nền gốm alumina đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn với hiệu suất ổn định và giá cả phải chăng. Tuy nhiên, khi các sản phẩm điện tử phát triển theo hướng thu nhỏ, tần số cao và công suất cao, độ dẫn nhiệt tương đối thấp của chất nền gốm alumina ngày càng trở nên rõ ràng, gây khó khăn cho việc đáp ứng các yêu cầu tản nhiệt nghiêm ngặt của các ứng dụng cao cấp.

Chất nền gốm nhôm nitrit (AlN)nổi bật nhờ khả năng dẫn nhiệt vượt trội, dao động từ 200 đến 270 W/(m·K), gấp 4 đến 7 lần so với alumina. Đặc tính này làm cho nhôm nitrit trở thành lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng công suất cao, chẳng hạn như bộ khuếch đại công suất trong trạm gốc 5G và đèn LED công suất cao. Trong các trạm gốc 5G, chất nền gốm nhôm nitrit có thể nhanh chóng tản nhiệt do bộ khuếch đại công suất tạo ra, đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định trong điều kiện tần số cao và công suất cao, cải thiện hiệu quả và chất lượng truyền thông một cách hiệu quả. Hơn nữa, nhôm nitrit còn sở hữu độ bền cơ học cao và khả năng chống ăn mòn tốt, khiến nó được coi là vật liệu gốm dẫn nhiệt cao hứa hẹn nhất. Tuy nhiên, việc chế tạo vật liệu nhôm nitrit hiện đang gặp nhiều thách thức, với chi phí sản xuất cao và khó khăn trong sản xuất hàng loạt quy mô lớn, điều này hạn chế đáng kể ứng dụng rộng rãi của nó trong bao bì điện tử.

Chất nền gốm silicon nitride (Si₃N₄), với hiệu suất tổng thể tuyệt vời, đang nổi lên trong các lĩnh vực tiên tiến với yêu cầu độ tin cậy cao. Với độ bền uốn vượt quá 800 MPa, silicon nitride là một trong những vật liệu gốm mạnh nhất được biết đến, giúp chất nền có khả năng chống sốc cơ học, rung và sốc nhiệt đặc biệt, khiến nó ít bị vỡ hơn trong môi trường lắp đặt và vận hành phức tạp. Đồng thời, silicon nitride có hệ số giãn nở nhiệt thấp chỉ 3,2 × 10⁻⁶/oC, thể hiện khả năng tương thích tuyệt vời với vật liệu chip bán dẫn (chẳng hạn như silicon: ~3 × 10⁻⁶/oC, cacbua silic: ~4 × 10⁻⁶/oC), giảm đáng kể ứng suất chu kỳ nhiệt và cải thiện độ tin cậy của mô-đun. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, thiết bị cần hoạt động trong môi trường khắc nghiệt; độ tin cậy và độ ổn định cao của chất nền gốm silicon nitride mang lại sự hỗ trợ mạnh mẽ cho hoạt động bình thường của thiết bị điện tử hàng không. Tuy nhiên, chi phí sản xuất cao và quy trình phức tạp của chất nền gốm silicon nitrit đã hạn chế ứng dụng của chúng trong một số lĩnh vực nhạy cảm về chi phí.

Semicorex cung cấp chất lượng caochất nền gốm. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com