In den Bereichen Elektronik, Halbleiter, Leistungsgeräte und moderne Verpackungen ist das Substrat ein entscheidendes Material, das den Chip trägt, elektrische Verbindungen herstellt und die Wärmeableitung erleichtert.Unterschiedliche Anwendungen stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit, Isolierung, Anpassung an die Wärmeausdehnung und die Hochfrequenzleistung des Substrats.
Im Folgenden finden Sie Klassifizierungen der gängigen Substratmaterialien und ihrer typischen Anwendungen.
Nach Materialtyp klassifiziert: 6 gängige Substrate
|
Substrattyp |
Repräsentatives Material |
Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) |
Elektrische Isolierung |
Typische Anwendungen |
|
Organische Substrate |
FR-4 (Epoxidharz + Glasfaser) ABF (Ajinomoto-Aufbaufilm) |
0.3–0.5 |
✅ Gut |
•Motherboards für Unterhaltungselektronik • Mobiltelefon-/Computer-Leiterplatten • Verpackungssubstrate (ABF für CPU/GPU) |
|
Metallsubstrate |
Aluminium-basiert (Al) Kupfer-basiert (Cu) |
1–2 (Integral) (Hohe Wärmeleitfähigkeit des Metallkerns, aber geringe Isolationsschicht) |
Erfordert eine Isolierschicht |
• LED-Beleuchtung • Leistungsmodule • Automobilelektronik |
|
Keramiksubstrate |
Aluminiumoxid (Al₂O₃) Aluminiumnitrid (AlN) Siliziumkarbid (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (Aber normalerweise leitfähig!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC ist ein Halbleiter) |
• Leistungsmodule (IGBT) • LED-Halterungen • HF-Geräte • Sensoren |
|
Direkt-gebundenes Kupfer (DBC) |
Al₂O₃ + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Keramikschichtisolierung) |
• Wechselrichter für Elektrofahrzeuge • Photovoltaik-Wechselrichter • Industrielle Motorantriebe |
|
Aktives Metalllöten (AMB) |
AlN + Cu (Aktivlot) |
170–200 |
✅ |
• High-End-EV-Hauptantrieb (800-V-Plattform) • Schienentransport |
|
Silizium/Glas-Substrat |
Monokristallines Silizium Ultra-dünnes Glas |
150 1.0 |
❌ (Si leitet Strom) ✅ |
• 2,5D/3D-IC-Gehäuse • Fan-Out • MEMS |
Leitfaden zur Schlüsselauswahl: Anpassung an die Bedürfnisse
✅ Erfordert „Hohe Wärmeleitfähigkeit + hohe Isolierung“ → Wählen Sie Keramiksubstrate
Kosten-Effektive Option: 96 % Aluminiumoxid (Al₂O₃)
Kostengünstig, geeignet für LEDs mittlerer{0}}Leistung und industrielle Netzteile
Hochleistungsoption: Aluminiumnitrid (AlN)
Die Wärmeleitfähigkeit ist sechs- bis achtmal so hoch wie die von Al₂O₃, das in Elektrofahrzeugen, 5G-Basisstationen und Lasern verwendet wird
Hinweis: Obwohl Siliziumkarbid (SiC) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist es elektrisch leitend und kann nicht direkt als isolierendes Substrat verwendet werden! Es wird nur als Substrat (nicht -Verpackungssubstrat) für SiC-Leistungsgeräte verwendet.
✅ Für „hohe Frequenz, verlustarm“ → Wählen Sie spezielle Keramik oder Glas
LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic): Wird in Millimeterwellenmodulen (5G/Radar) verwendet.
Quarz-/Glassubstrate: Stabile Dielektrizitätskonstante, verwendet in HF-MEMS
✅ Für „geringe Kosten + große Fläche“ → Wählen Sie organische Substrate
FR-4: Mainstream in der Unterhaltungselektronik
ABF: High-End-CPU/GPU-Paket (z. B. Intel, AMD)
✅ Für „ultimative Wärmeableitung + hohe Zuverlässigkeit“ → Wählen Sie DBC/AMB
DBC auf AlN: Wird in Tesla Model 3-Wechselrichtern verwendet
AMB: Stärkere Bindung als DBC, bessere Beständigkeit gegen thermische Ermüdung
Zusammenfassung:Es gibt kein „bestes“ Substrat, sondern nur das „am besten geeignete“ Substrat.
Unterhaltungselektronik → Organische Substrate (ABF/FR-4)
Leistungselektronik → Keramiksubstrate (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Hochfrequenzkommunikation → LTCC / Glas
Fortschrittliche Verpackung → Silizium-Interposer + organische Umverteilung
Für die SubstratverarbeitungBitte kontaktieren Sie uns.Yuchang Laser stellt kostenlose Muster zum Testen zur Verfügung.
