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  • 2021-4-14 11:37
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    氮化铝陶瓷基板PK氧化铝陶瓷基板,封装的未来在哪?
    随着芯片输入功率的不断提高,芯片体积不断地缩小,这给封装材料提出了更新、更高的要求。众所周知,芯片对热量是十分敏感的。在设备散热通道中,基板是连接内外散热通路的关键环节,兼有散热通道、电路连接和对芯片进行物理支撑的功能。 倘若不能及时的将热量发散,保持芯片低于其最大工作温度,将直接影响芯片的使用寿命,甚至不能使用。正因为如此,对高功率半导体产品来讲,基板必须具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。那么,什么样的陶瓷基板更适合大功率封装,更符合未来的发展方向呢? 要在几种陶瓷基板材料中分出胜负,首先要明白陶瓷基板对材料有哪些要求。 在介绍氮化铝和氧化铝之前,我们先来介绍另外一种基板 BeO(氧化铍陶瓷基板) BeO晶体的晶格常数为a=2.695,c=4.390,是碱土金属氧化物中唯一的六方纤锌矿结构(Wurtzite)。由于BeO具有纤锌矿型和强共价键结构,而且相对分子质量很低,因此,BeO具有极高的热导率。纯度为99%以上、致密度达99%以上的BeO陶瓷,其室温热导率可达310W/(m·K),与金属材料的热导率十分相近。而且随着BeO含量的提高,其热导率增大。但是BeO本身的毒性严重影响了他的发展。 因此,从性能、成本和环保等方面考虑,BeO不能作为今后大功率器件发展最理想材料。 Al2O3(氧化铝陶瓷基板)与AlN(氮化铝陶瓷基板)的终极对决 Al2O3 Al2O3陶瓷基板综合性能较好,是目前应用成熟,使用范围广阔的陶瓷基板。Al2O3原料丰富、价格低,强度、硬度高,耐热冲击,绝缘性、化学稳定性、与金属附着性良好。增加基板中Al2O3的含量,可以提高其综合性能,在Al2O3中掺入Ag、Ag-Pd等金属导体或低熔玻璃,既可以降低烧结温度又可以减小介电常数。但这么做的代价就是其烧结所需的温度也会升高,制造成本相应提高。 长期以来,Al2O3都是封装中主要使用的基板材料。但相对于其他基板,Al2O3的热导率相对较低的缺点使它难以满足未来封装的需要。行业需要一种更加先进,散热系数更高的陶瓷基板。 AlN 氮化铝是兼具良好的导热性和良好的电绝缘性能少数材料之一,且具备以下优点: (1)氮化铝的导热率较高,室温时理论导热率最高可达320W/(m·K),是氧化铝陶瓷的8~10倍,实际生产的热导率也可高达200W/(m·K),有利于芯片中热量散发,提高设备性能; (2)氮化铝线膨胀系数较小,理论值为4.6×10-6/K,与半导体常用材料Si、GaAs的热膨胀系数相近,变化规律也与Si的热膨胀系数的规律相似。另外,氮化铝与GaN晶格相匹配。热匹配与晶格匹配有利于在大功率设备制备过程中芯片与基板的良好结合,这是高性能大功率封装质量的保障。 (3)氮化铝陶瓷的能隙宽度为6.2eV,绝缘性好,应用于大功率封装时不需要绝缘处理,简化了工艺。 (4)氮化铝为纤锌矿结构,以很强的共价键结合,所以具有高硬度和高强度,机械性能较好。另外,氮化铝具有较好的化学稳定性和耐高温性能,在空气氛围中温度达1000℃下可以保持稳定性,在真空中温度高达1400℃时稳定性较好,有利于在高温中烧结,且耐腐蚀性能满足后续工艺要求。 氮化铝各方面性能同样也非常全面,尤其是在电子封装对热导率的要求方面,氮化铝优势巨大。唯一不足的是,较高成本的原料和工艺使得氮化铝陶瓷价格很高,这是制约氮化铝基板发展的主要问题。但是随着氮化铝制备技术的不断发展,其成本必定会有所降低,氮化铝陶瓷基板在大功率封装领域大面积应用指日可待。
  • 2021-4-5 14:24
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  • 热度 6
    2021-3-9 10:00
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    封装热潮带来芯片荒,陶瓷基板一片难求
    封装需求的激增正在影响IC封装供应链,各种封装类型、关键部件和设备的短缺。造成了芯片方面的现货短缺。这一现象在2020年底浮出水面,此后蔓延到其他行业。目前,供应链上出现了各种卡口。线束和倒装芯片的产能在整个2021年都将保持紧张,还有一些不同的封装类型。IC封装中使用的关键元件,基板,已经供不应求。与此同时,贴片机和其他设备的交货周期也在延长。 一般来说,封装方面的动态反映了半导体业务的整体需求状况。随着新冠疫情的逐步控制,从2020年中期开始,服务器和笔记本市场获得了动力,创造了对不同芯片和封装的巨大需求。 芯片/封装热潮 这是半导体行业的一次过山车之旅。在Covid-19大流行病爆发的情况下,IC市场下跌。在整个2020年,不同的国家实施了一系列措施来缓解疫情,如留守订单和企业关闭。但这也导致了经济动荡和工作岗位的流失。 与此同时由于留守经济带动了电脑、平板电脑和电视的需求,IC市场反弹。根据VLSI Research的数据,2020年,IC行业高调收官,芯片销量比2019年增长了8%。这种势头已经延续到了2021年的前半段。根据VLSI Research的数据,2021年半导体市场将迎来新一轮的增长,总共预计将增长11%。 随着高性能计算、云计算、电子商务的普及,以及5G的低延迟和高数据速率,我们能看到更多的智能设备、电动汽车以及所有物联网应用的可能性。这也带来了更大的市场。 "人们已经意识到封装的重要性,"TechSearch International总裁Jan Vardaman说。"它已经提升到公司和半导体公司的企业层面的讨论。但我们的行业正处于这样一个关口,如果我们的供应链不处于良好的状态,我们根本无法满足需求。" 半导体和封装市场出现货物短缺并不新鲜,在IC产业的需求驱动周期中也会出现。业界终于开始认识到封装的重要性。毋庸置疑,OEM厂商希望芯片更小、更快,这就需要新的、更好的、具有良好电气性能的封装基板 。 基础元器件往往是整个电子行业国家竞争力的基础。陶瓷线路板作为一个新兴产品,具有热传导性高,散热效果好,稳定性强,高温高压、辐射等都不会轻易使其发生形变等优点。斯利通陶瓷基板凭借过硬的产品,和良好的售前后服务,一直广受OEM厂商的喜爱。斯利通陶瓷线路板可以进行高频电路的设计和组装,介电常数非常小。另外,线间距(L/S)分辨率可以达到20μm,从而实现产品的短、小、轻、薄化,满足高端芯片的需求。 陶瓷基板市场的需求逐渐增加,而国内的产能相对有限,无法完全弥补市场的空缺,原材料本身价格增长。而陶瓷基板作为一项新兴尖端产品,不论是从材料的选择,再到具体的生产流程,都有着极其严苛的标准。再加上陶瓷基板本身生产周期就长于传统PCB板。“供需不均”,“好板难做”造就了“一片难求”的景象。 陶瓷基板再结合物联网下游产业链中相关的电子产品,手机、电脑、智能家居,手表、运动手环等等,这些产品的硬件组成部分通通都离不开陶瓷基板。根据PRISMARK、华泰证券研究所统计,通信、PC、消费电子占基板需求量约70%左右,主要集中在无线、传输、数据通信等应用领域。而斯利通陶瓷基板在这一方面具有显著优势,产品上金属层与陶瓷基板的结合强度高,最大可以达到45MPa(大于1mm厚陶瓷片自身的强度),金属层的导电性好,电流通过时发热小,绝缘性好,耐击穿电压高达20KV/mm,通常不会含有机成分,耐宇宙射线,在航空方面实用性高,寿命长,故而在未来的很长一段时间将陶瓷基板将会占领高端市场。陶瓷基板“供需不均”“一片难求”的现状短时间之内不会改变。 陶瓷基板 更加符合高密度、高精度和高可靠性的未来发展方向。它是一种更可行的选择。是今后电子封装材料可持续发展的重要方向。面对芯片封装的缺口,斯利通将秉持一贯的作风,配合客户需求,迎合市场导向,提供更加优秀的商品和更贴心的服务。
  • 热度 4
    2021-1-5 19:48
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    2020-9-20 10:40
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