Nas áreas de eletrônica, semicondutores, dispositivos de energia e embalagens avançadas, o substrato é um material crucial que carrega o chip, fornece conexões elétricas e facilita a dissipação de calor.Diferentes aplicações têm requisitos muito diferentes para a condutividade térmica do substrato, isolamento, correspondência de expansão térmica e desempenho de alta-frequência.
A seguir estão as classificações dos principais materiais de substrato e suas aplicações típicas.
Classificado por tipo de material: 6 substratos convencionais
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Tipo de substrato |
Material Representativo |
Condutividade Térmica (W/m·K) |
Isolamento Elétrico |
Aplicações Típicas |
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Substratos Orgânicos |
FR-4 (Resina Epóxi + Fibra de Vidro) ABF (filme de construção-da Ajinomoto) |
0.3–0.5 |
✅Bom |
• Placas-mãe de eletrônicos de consumo • PCBs de telefones celulares/computadores • Substratos de embalagem (ABF para CPU/GPU) |
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Substratos metálicos |
À base de-alumínio (Al) À base de-cobre (Cu) |
1–2 (integral) (Alta condutividade térmica do núcleo metálico, mas baixa camada de isolamento) |
Requer camada de isolamento |
• Iluminação LED • Módulos de potência • Eletrônica Automotiva |
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Substratos Cerâmicos |
Óxido de Alumínio (Al₂O₃) Nitreto de alumínio (AlN) Carboneto de Silício (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (mas geralmente condutivo!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC é um semicondutor) |
• Módulos de potência (IGBT) • Suportes de LED • Dispositivos de RF • Sensores |
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Cobre{0}ligado direto (DBC) |
Al₂O₃ + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Isolamento de camada cerâmica) |
• Inversores para veículos elétricos • Inversores fotovoltaicos • Acionamentos de motores industriais |
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Brasagem de metal ativo (AMB) |
AlN + Cu (solda ativa) |
170–200 |
✅ |
• Drive principal-EV de última geração (plataforma de 800 V) • Transporte ferroviário |
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Substrato de silício/vidro |
Silício monocristalino Vidro ultra-fino |
150 1.0 |
❌ (Si conduz eletricidade) ✅ |
• Embalagem IC 2,5D/3D • Distribuir- • MEMS |
Guia de seleção de chaves: correspondência às necessidades
✅ Requer "Alta Condutividade Térmica + Alto Isolamento" → Escolha Substratos Cerâmicos
Opção-econômica: 96% de alumina (Al₂O₃)
Baixo custo, adequado para LEDs de potência média-e fontes de alimentação industriais
Opção de alto-desempenho: nitreto de alumínio (AlN)
A condutividade térmica é 6–8 vezes maior que a do Al₂O₃, usado em EVs, estações base 5G e lasers
Nota: Embora o carboneto de silício (SiC) tenha alta condutividade térmica, ele é eletricamente condutor e não pode ser usado diretamente como substrato isolante! Ele é usado apenas como substrato (sem{0}}substrato de embalagem) para dispositivos de energia SiC.
✅ Para "alta frequência, baixa perda" → Escolha cerâmica ou vidro especial
LTCC (cerâmica co-de baixa temperatura): usada em módulos de ondas-milimétricas (5G/radar)
Substratos de quartzo/vidro: Constante dielétrica estável, usada em RF MEMS
✅ Para “baixo custo + grande área” → Escolha substratos orgânicos
FR-4: Mainstream em eletrônicos de consumo
ABF: pacotes-de CPU/GPU de última geração (por exemplo, Intel, AMD)
✅ Para "dissipação de calor final + alta confiabilidade" → Escolha DBC/AMB
DBC em AlN: Usado em inversores Tesla Modelo 3
AMB: Colagem mais forte que DBC, melhor resistência à fadiga térmica
Resumo:Não existe substrato “melhor”, apenas o substrato “mais adequado”.
Eletrônicos de Consumo → Substratos Orgânicos (ABF/FR-4)
Eletrônica de Potência → Substratos Cerâmicos (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Comunicação de-alta frequência → LTCC / Glass
Embalagem Avançada → Interpositor de Silício + Redistribuição Orgânica
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