उच्च-शक्ति वाली इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग की बढ़ती मांग सिरेमिक सब्सट्रेट्स और मेटलाइज़ेशन प्रौद्योगिकियों में निरंतर उन्नयन को बढ़ावा देती है।

नई ऊर्जा वाहन, स्मार्ट ग्रिड, औद्योगिक बिजली आपूर्ति, एआई सर्वर और एयरोस्पेस जैसे क्षेत्रों के तेजी से विकास से प्रेरित, पावर सेमीकंडक्टर उपकरण उच्च वोल्टेज, उच्च धाराओं, उच्च बिजली घनत्व और लघुकरण की ओर विकसित हो रहे हैं। उपकरण संचालन के दौरान उत्पन्न पर्याप्त गर्मी गर्मी अपव्यय क्षमताओं, संरचनात्मक विश्वसनीयता और पैकेजिंग सामग्री की दीर्घकालिक स्थिरता पर कड़ी मांग रखती है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

चिप्स, सर्किट और थर्मल प्रबंधन प्रणालियों को जोड़ने वाली महत्वपूर्ण मूलभूत सामग्री के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट्स उच्च तापीय चालकता, उत्कृष्ट इन्सुलेशन गुणों और मजबूत यांत्रिक स्थिरता के कारण उच्च - पावर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस पैकेजिंग के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण समाधान के रूप में उभरे हैं।

 

जबकि पारंपरिक एफआर - 4 एपॉक्सी {{2} ग्लास फाइबर सबस्ट्रेट्स और धातु - आधारित सब्सट्रेट लागत लाभ प्रदान करते हैं, उनकी सीमित थर्मल चालकता और थर्मल विस्तार (सीटीई) के अपेक्षाकृत उच्च गुणांक उन्हें उच्च तापमान, उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बनाते हैं। इसके विपरीत, सिरेमिक सामग्री में सेमीकंडक्टर सामग्री से निकटता से मेल खाने वाला सीटीई होता है और जटिल वातावरण में स्थिर प्रदर्शन बनाए रखता है; परिणामस्वरूप, इनका व्यापक रूप से नई ऊर्जा वाहनों के लिए पावर मॉड्यूल, एलईडी, आईजीबीटी, सीआईसी उपकरणों और इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

 

वर्तमान में, उच्च {{0}थर्मल - चालकता वाले सिरेमिक सब्सट्रेट्स के लिए मुख्यधारा की सामग्रियों में एल्यूमिना (Al₂O₃), सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN), और सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) शामिल हैं। इनमें से, परिपक्व विनिर्माण प्रक्रियाओं और कम लागत की विशेषता वाले एल्यूमिना सिरेमिक्स {{3}इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली आधार सामग्रियों में से एक के रूप में सामने आते हैं। उन्नत प्रसंस्करण तकनीकों के माध्यम से उत्पादित धातुकृत एल्यूमिना सिरेमिक, उन्नत प्रवाहकीय कनेक्टिविटी प्रदान करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनिक घटक माउंटिंग और सर्किट सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है।

 

जैसे-जैसे बिजली उपकरणों का प्रदर्शन आगे बढ़ रहा है, उच्च शुद्धता वाली एल्यूमिना सामग्री का प्रसंस्करण उच्च परिशुद्धता की ओर बढ़ रहा है। उच्च शुद्धता वाले एल्युमिना परिशुद्धता वाले धातुकृत सिरेमिक घटक, परिशुद्धता निर्माण, सिंटरिंग और सतह धातुकरण के माध्यम से निर्मित, बेहतर इन्सुलेशन और विश्वसनीयता प्रदान करने वाले संरचनात्मक डिजाइनों को सक्षम करते हैं, जो उन्हें इलेक्ट्रॉनिक घटकों और औद्योगिक अनुप्रयोगों की मांग के लिए आदर्श बनाते हैं।

 

उच्च प्रदर्शन पावर मॉड्यूल के क्षेत्र में, एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) सिरेमिक ने अपनी उच्च तापीय चालकता, कम ढांकता हुआ स्थिरांक और उत्कृष्ट विद्युत गुणों के कारण महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। उनकी तापीय चालकता मुख्य रूप से जाली दोष, ऑक्सीजन सामग्री और सिंटरिंग प्रक्रिया जैसे कारकों से प्रभावित होती है।

 

सामग्री फॉर्मूलेशन और विनिर्माण वर्कफ़्लो को अनुकूलित करके, आंतरिक दोषों को कम किया जा सकता है और थर्मल प्रबंधन दक्षता को बढ़ाया जा सकता है, जिससे ये सामग्रियां उच्च -शक्ति इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाती हैं। सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सिरेमिक अपनी उच्च शक्ति, उच्च ताप प्रतिरोध और उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण अत्यधिक परिचालन वातावरण में महत्वपूर्ण क्षमता प्रदर्शित करता है। हालाँकि, उनकी जटिल क्रिस्टल जाली संरचना सामग्री की शुद्धता, सिंटरिंग स्थितियों और माइक्रोस्ट्रक्चरल नियंत्रण के संबंध में कठोर आवश्यकताओं को लागू करती है। भविष्य की प्रगतियां{{4}विशेष रूप से अनाज संरचना का अनुकूलन और अशुद्धता संबंधित दोषों में कमी{{6}SiC सिरेमिक सब्सट्रेट्स के समग्र प्रदर्शन को और बढ़ाने का वादा करती हैं।

 

हाल के वर्षों में, सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) सिरेमिक उच्च विश्वसनीयता वाले पावर मॉड्यूल के लिए एक प्रमुख विकास क्षेत्र के रूप में उभरा है। पारंपरिक सिरेमिक सामग्रियों की तुलना में, वे बेहतर यांत्रिक शक्ति और फ्रैक्चर कठोरता प्रदान करते हैं, थर्मल साइक्लिंग के दौरान थर्मल विस्तार बेमेल के कारण होने वाले तनाव को प्रभावी ढंग से कम करते हैं। नतीजतन, नई ऊर्जा वाहनों, उच्च {{4}वोल्टेज पावर मॉड्यूल और उच्च विश्वसनीयता वाले इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के लिए इनवर्टर में उच्च शक्ति वाले धातुकृत सिरेमिक घटकों का तेजी से उपयोग किया जा रहा है।

 

सिरेमिक सामग्री स्वाभाविक रूप से इन्सुलेटिंग हैं; इसलिए, विद्युत कनेक्शन और घटक माउंटिंग की सुविधा के लिए, सतह के उपचार के माध्यम से एक धातु सर्किट परत बनाई जानी चाहिए, जिसे सिरेमिक धातुकरण के रूप में जाना जाता है। सिरेमिक सतह पर एक स्थिर, अच्छी तरह से बंधी हुई धातु की परत बनाकर, धातुकरण तकनीक सिरेमिक और धातु के बीच एक विश्वसनीय संबंध सुनिश्चित करती है, जिससे यह इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग निर्माण में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया बन जाती है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

वर्तमान में, उद्योग में परिपक्व सिरेमिक धातुकरण प्रक्रियाओं में डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर (डीपीसी), डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर (डीबीसी), एक्टिव मेटल ब्रेज़िंग (एएमबी), लेजर एक्टिवेटेड मेटलाइज़ेशन (एलएएम), और थिक -फिल्म प्रिंटेड कॉपर (टीपीसी) शामिल हैं।

 

डीपीसी प्रक्रिया महीन धातु सर्किट बनाने के लिए स्पटरिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करती है; इसकी विशेषता उच्च सर्किट परिशुद्धता और उत्कृष्ट बॉन्डिंग प्रदर्शन है, जो इसे उच्च घनत्व वाली इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के लिए उपयुक्त बनाती है। हालाँकि, उच्च उपकरण निवेश लागत और तांबे की परत की मोटाई पर सीमाओं के कारण, इसका अनुप्रयोग मुख्य रूप से सटीक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के क्षेत्र में केंद्रित है।

 

डीबीसी प्रक्रिया तांबे की पन्नी और सिरेमिक के बीच तांबे की ऑक्सीजन यूटेक्टिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बंधन प्राप्त करती है, जो प्रक्रिया परिपक्वता और उच्च भार वहन क्षमता जैसे लाभ प्रदान करती है। जबकि व्यापक रूप से पावर मॉड्यूल पैकेजिंग में उपयोग किया जाता है, तांबे और सिरेमिक के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर लंबी अवधि के थर्मल साइक्लिंग के दौरान थर्मल तनाव का कारण बन सकता है, जिससे विश्वसनीयता में और सुधार की आवश्यकता होती है।

 

एएमबी प्रक्रिया सिरेमिक और तांबे की परत के बीच के बंधन को बढ़ाने के लिए सक्रिय धातु सोल्डर का उपयोग करती है, जो उच्च {{0} तापमान, उच्च - बिजली वाले वातावरण में उत्कृष्ट स्थिरता का प्रदर्शन करती है। नई ऊर्जा वाहनों के लिए 800V उच्च वोल्टेज प्लेटफॉर्म के विकास के साथ, AMB {5}Si₃N₄ सिरेमिक सब्सट्रेट तेजी से उच्च प्रदर्शन पावर मॉड्यूल के लिए पसंदीदा विकल्प बन गए हैं। उच्च {{8}वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए घटक {{9}जैसे एचवीडीसी संपर्ककर्ताओं के लिए सिरेमिक बाड़े {{10}सिरेमिक सामग्री की इन्सुलेशन क्षमताओं, यांत्रिक शक्ति और गर्मी प्रतिरोध पर तेजी से कठोर आवश्यकताएं लगाते हैं।

 

पारंपरिक धातुकरण विधियों के अलावा, नवीन लेज़र सहायता प्राप्त धातुकरण प्रौद्योगिकियाँ ध्यान आकर्षित कर रही हैं। यह प्रक्रिया सिरेमिक सतह को संशोधित करने के लिए लेजर का उपयोग करती है, जिससे सर्किटरी बनाने के लिए धातु के चयनात्मक जमाव को सक्षम किया जाता है; यह उच्च प्रसंस्करण परिशुद्धता और डिज़ाइन लचीलेपन जैसे लाभ प्रदान करता है। सिरेमिक मेटलाइज़ेशन तकनीक भविष्य में सटीक इलेक्ट्रॉनिक संरचनात्मक घटकों के निर्माण में अपने अनुप्रयोग के दायरे का विस्तार करने के लिए तैयार है।

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

नई ऊर्जा वाहनों, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों और स्मार्ट बिजली उपकरणों के विकास से प्रेरित, धातुकृत सिरेमिक उत्पादों के लिए अनुप्रयोग परिदृश्य लगातार बढ़ रहे हैं। उदाहरण के लिए, बिजली अर्धचालकों के लिए धातुकृत सिरेमिक आवास एक स्थिर पैकेजिंग वातावरण प्रदान करते हैं, जो उपकरणों की गर्मी और वोल्टेज प्रतिरोध को बढ़ाते हैं। इसी प्रकार, धातुकृत सिरेमिक इंसुलेटिंग ट्यूबों का व्यापक रूप से उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन संरचनाओं में उपयोग किया जाता है, जो विद्युत अलगाव और यांत्रिक समर्थन कार्यों दोनों को पूरा करते हैं।

 

उद्योग के रुझान से संकेत मिलता है कि इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के लिए सिरेमिक सब्सट्रेट अधिक सटीकता के साथ-साथ उच्च तापीय चालकता, ताकत और विश्वसनीयता की ओर विकसित होंगे। एक ओर, सामग्री अनुसंधान थर्मल प्रबंधन क्षमताओं को बेहतर बनाने के लिए सिरेमिक सिस्टम जैसे एल्यूमिना, एल्यूमीनियम नाइट्राइड और सिलिकॉन नाइट्राइड को और अधिक अनुकूलित करेगा। दूसरी ओर, धातुकरण प्रक्रियाएं सर्किट परिशुद्धता, बंधन शक्ति और उत्पादन दक्षता को बढ़ाना जारी रखेंगी।

 

नई ऊर्जा वाहनों, औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों, डेटा सेंटर बिजली आपूर्ति और नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण उपकरणों के तेजी से विस्तार से प्रेरित, सटीक धातुयुक्त सिरेमिक उन्नत इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग का एक महत्वपूर्ण घटक बन जाएगा। अत्यधिक विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए सिरेमिक से {{2}धातु बॉन्डिंग प्रौद्योगिकियों को अनुकूलित करने से उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सुरक्षा और स्थिरता की भविष्य की मांगों को पूरा करने में मदद मिलेगी।

 

आगे देखते हुए, उद्योग को प्रमुख प्रौद्योगिकियों में सफलताएं हासिल करना जारी रखना चाहिए, जिसमें उच्च {{1} थर्मल {{2} चालकता वाले सिरेमिक, कम {3} दोष सिंटरिंग, उच्च {{4} परिशुद्धता सर्किट पैटर्निंग, और पर्यावरण के अनुकूल धातुकरण प्रक्रियाओं की तैयारी शामिल है। जैसे उत्पादों को आगे बढ़ानाविद्युत घटकों के लिए धातुकृत एल्यूमिना सिरेमिकउच्च प्रदर्शन और व्यापक अनुप्रयोग क्षेत्रों की ओर अगली पीढ़ी के पावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के लिए आवश्यक विश्वसनीय मूलभूत सामग्री प्रदान की जाएगी।