99,6 % Aluminiumoxid-Keramiksubstrat: Die ultimative thermische Grundlage für Hochleistungslaserdioden
Das 99,6 % Aluminiumoxid-Keramiksubstrat von Puwei wurde speziell für die extremen thermischen, mechanischen und elektrischen Anforderungen von optoelektronischen und mikroelektronischen Hochleistungsverpackungen entwickelt. Dieses aus ultrahochreinem (>99,6 %) Aluminiumoxid (Al₂O₃) hergestellte Substrat bietet außergewöhnliche Wärmeableitung, hervorragende elektrische Isolierung und robuste mechanische Stabilität. Es dient als wichtige, leistungsstarke Grundlage für die Montage leistungsstarker mikroelektronischer Komponenten wie Laserdioden und gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb, eine längere Lebensdauer und maximale Effizienz in anspruchsvollen Systemen wie Hochfrequenzmodulen und Leistungsgeräten .
Kernproduktvorteile und -funktionen
- Optimales Wärmemanagement: Hohe Wärmeleitfähigkeit (25–30 W/(m·K)) leitet Wärme effizient von kritischen Verbindungen ab, verhindert thermisches Durchgehen und maximiert die Gerätelebensdauer in Leistungsgeräten und Lasersystemen.
- Hervorragende elektrische Isolierung: Hervorragende dielektrische Eigenschaften (Volumenwiderstand >10¹⁴ Ω·cm) sorgen für eine zuverlässige Isolierung von HF-Schaltkreisen und Mikrowellenanwendungen und gewährleisten so die Signalintegrität.
- Außergewöhnliche mechanische und Dimensionsstabilität: Hohe Biegefestigkeit (350–450 MPa) verhindert Verformungen unter thermischer Belastung, was für präzise Sensorverpackungen und elektronische Verpackungen entscheidend ist.
- Ausgezeichnete Chemikalien- und Plasmabeständigkeit: Inert gegenüber den meisten Chemikalien, geeignet für raue Halbleiterverarbeitungsumgebungen.
- Hervorragende Oberflächenqualität: Kann für eine hochwertige Chip-Befestigung auf ultraglatte Oberflächen (Ra <0,05 μm) poliert werden, was für fortschrittliche Hybrid-Mikroschaltungen unerlässlich ist.
- Nachgewiesene Kosteneffizienz: Bietet im Vergleich zu exotischer Keramik das optimale Leistungs-Kosten-Verhältnis für die Massenproduktion.
Technische Spezifikationen und Materialeigenschaften
Unsere Substrate aus 99,6 % Aluminiumoxid zeichnen sich durch präzise, konsistente Eigenschaften aus, die für ein zuverlässiges Systemdesign in optoelektronischen Anwendungen und bei der Herstellung integrierter Schaltkreise entscheidend sind.
Primärmaterial und physikalische Eigenschaften
Materialzusammensetzung: > 99,6 % Aluminiumoxid (Al₂O₃). Dichte: 3,90 - 3,98 g/cm³. Farbe: Weiß / Elfenbein. Wasseraufnahme: 0 % (vollständig dicht). Biegefestigkeit: 350 - 450 MPa. Druckfestigkeit: > 2500 MPa. Härte (Vickers): > 1500 HV.
Thermische Eigenschaften
Wärmeleitfähigkeit: 25 - 30 W/(m·K) bei 25 °C. Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE): 7,0 - 7,5 x 10⁻⁶/°C. Maximale Dauergebrauchstemperatur: 1600 °C. Thermoschockbeständigkeit: Ausgezeichnet.
Elektrische Eigenschaften
Durchgangswiderstand: > 10¹⁴ Ω·cm bei 25°C. Dielektrizitätskonstante (εr): 9,5–9,8 bei 1 MHz. Tangens des dielektrischen Verlusts (tan δ): < 0,0002 bei 1 MHz. Spannungsfestigkeit: > 15 kV/mm.
Primäre Anwendungsszenarien
Dieses Substrat ist eine vielseitige Lösung für anspruchsvolle Herausforderungen in den Bereichen Mikroelektronik und Wärmemanagement.
Hochleistungslaserdioden und DPSSL
Die Hauptanwendung für die Montage von Laserdiodenbarren und -stapeln in industriellen Schneid-, medizinischen Ästhetik- und LiDAR-Systemen. Entscheidend für das Wärmemanagement zur Aufrechterhaltung der Strahlqualität.
HF- und Mikrowellen-Leistungselektronik
Wird als isolierendes Substrat für Mikrowellenkomponenten wie HF-Leistungstransistoren und Verstärker in Telekommunikations- und Radarsystemen verwendet.
Fortschrittliche hybride Mikroelektronik- und Leistungsmodule
Dient als robuste Grundplatte für Dickschicht-Hybrid-Mikroschaltkreise und bietet elektrische Isolierung und eine stabile Plattform für siebgedruckte Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie in industriellen Steuerungen.
Hochhelle LED- und Festkörperbeleuchtung
Dient als Unterbau mit hoher Wärmeleitfähigkeit für Hochleistungs-LED-Chips in Autoscheinwerfern und Projektoren.
Sensorverpackung und Hochtemperaturelektronik
Bietet eine stabile, isolierende Plattform für Sensorverpackungen , insbesondere für Hochtemperatur-Druck- und Gassensoren.
Integrations- und Montagerichtlinien für Laserdioden
Die richtige Integration ist der Schlüssel zur Entfaltung der vollen Leistung. Befolgen Sie diese allgemeinen Schritte für eine zuverlässige Montage Ihrer mikroelektronischen Hochleistungskomponenten .
- Untergrundvorbereitung und Reinigung: Gründlich mit Aceton, IPA und DI-Wasser in einem Ultraschallreiniger reinigen. Für höchste Zuverlässigkeit verwenden Sie die Sauerstoffplasmareinigung.
- Metallisierung (falls erforderlich): Puwei kann Substrate mit vorab aufgebrachten Dünnfilm- oder Dickfilm-Metallschichten (z. B. Ti/Pt/Au) zum direkten Löten oder Hartlöten bereitstellen.
- Auswahl der Die-Befestigungsmethode: Wählen Sie je nach Leistungsbedarf zwischen Epoxidharz mit hoher Wärmeleitfähigkeit, Weichlot (SnAgCu) oder Hartlot (AuSn) für die eutektische Verbindung.
- Bonding-Prozess: Verwenden Sie einen Präzisions-Die-Bonder für eine genaue Ausrichtung und kontrollierte Bindung/Aushärtung.
- Drahtbonden und Endmontage: Befestigen Sie elektrische Verbindungen mithilfe von Gold- oder Aluminiumdrahtbonden.
- Wärmeschnittstelle zum Kühlkörper: Befestigen Sie das zusammengebaute Substrat mit Wärmeschnittstellenmaterialien am Systemkühlkörper, um den geringsten Wärmewiderstand zu erzielen.
Der Vorteil von 99,6 % Aluminiumoxid: Leistung vs. Reinheit
Eine Reinheit von 99,6 % stellt einen erheblichen Leistungssprung gegenüber standardmäßigem Aluminiumoxid mit 96 % dar und bietet deutliche Vorteile für kritische elektronische Verpackungen :
- Höhere Wärmeleitfähigkeit: Effizienterer Phononentransport für bessere Wärmeableitung.
- Verbesserte mechanische Festigkeit: Weniger Korngrenzendefekte führen zu höherer Biege- und Druckfestigkeit.
- Überlegene elektrische Eigenschaften: Geringerer dielektrischer Verlust und höherer Volumenwiderstand, insbesondere bei erhöhten Temperaturen.
- Bessere Oberflächenbeschaffenheit: Erzielt glattere, fehlerfreiere Oberflächen nach dem Polieren.
- Verbesserte chemische Reinheit: Reduziertes Kontaminationsrisiko bei empfindlichen Verpackungsprozessen für die Mikroelektronik .
Anpassung und OEM/ODM-Dienste
Puwei ist darauf spezialisiert, Substrate aus 99,6 % Aluminiumoxid exakt an Ihre Anforderungen für Isolierelemente und fortschrittliche Schaltkreise anzupassen.
- Abmessungen und Geometrie: Alle Größen und kundenspezifischen Formen (Löcher, Schlitze), bearbeitet mit engen Toleranzen (± 0,01 mm).
- Dicke: Von 0,1 mm dünnen Wafern bis zu mehreren Millimetern.
- Oberflächenbeschaffenheit: Im gebrannten Zustand, geschliffen, geläppt oder poliert auf spezifische Ra (bis zu < 0,05 μm).
- Metallisierung: Vollständige kundenspezifische Strukturierung mithilfe von Dickschicht- oder Dünnschichtverfahren mit verschiedenen Metallen (Au, Ag, Pt, Ni, Cu).
- Co-Firing- und Mehrschichtstrukturen: Möglichkeit zur Herstellung komplexer mehrschichtiger Al₂O₃-Substrate mit vergrabenen Leitern.
Herstellungsprozess und Qualitätssicherung
- Rohstoffauswahl und Mahlen: Ultrafeines, hochreines (>99,6 %) Al₂O₃-Pulver mit gleichmäßiger Partikelverteilung im Submikrometerbereich.
- Formen: Fortgeschrittene Techniken wie Bandgießen, Trockenpressen oder isostatisches Pressen.
- Entbindern und Sintern: Kontrollierte thermische Zyklen, gefolgt von Hochtemperatursintern (>1600 °C), um eine Dichte von >99 % zu erreichen.
- Präzisionsbearbeitung: CNC-Schleifen, Würfeln und Bohren von Diamantwerkzeugen auf Endmaße.
- Metallisierung (falls angegeben): Aufbringen von Metallschichten mittels Siebdruck oder Vakuumabscheidung mit Musterung.
- Endkontrolle und Prüfung: 100 % Sichtprüfung, Maßprüfung und Musterprüfung der Eigenschaften.
Zertifizierungen, Compliance und Zuverlässigkeit
Puwei ist bestrebt, Produkte zu liefern, die den höchsten Standards für globale Märkte entsprechen.
- Qualitätsmanagementsystem: ISO 9001:2015 zertifiziert.
- Materialkonformität: RoHS- und REACH-konform.
- Prozesskontrolle: Statistische Prozesskontrolle (SPC) für Chargenkonsistenz.
- Rückverfolgbarkeit: Vollständige Material- und Prozessrückverfolgbarkeit für jedes Produktionslos.
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