Inom områdena elektronik, halvledare, kraftenheter och avancerad förpackning är substratet ett avgörande material som bär chippet, tillhandahåller elektriska anslutningar och underlättar värmeavledning.Olika applikationer har väldigt olika krav på substratets värmeledningsförmåga, isolering, värmeutvidgningsmatchning och hög-frekvent prestanda.
Följande är klassificeringar av vanliga substratmaterial och deras typiska tillämpningar.
Klassificerad efter materialtyp: 6 vanliga substrat
|
Typ av substrat |
Representativt material |
Värmeledningsförmåga (W/m·K) |
Elektrisk isolering |
Typiska applikationer |
|
Organiska substrat |
FR-4 (epoxiharts + glasfiber) ABF (Ajinomoto Build-up Film) |
0.3–0.5 |
✅ Bra |
•Moderkort för konsumentelektronik • Mobiltelefon/datorkretskort • Packaging Substrat (ABF för CPU/GPU) |
|
Metallsubstrat |
Aluminium-baserad (Al) Koppar-baserad (Cu) |
1–2 (integral) (Hög värmeledningsförmåga hos metallkärnan, men lågt isoleringsskikt) |
Kräver isoleringsskikt |
• LED-belysning • Strömmoduler • Bilelektronik |
|
Keramiska substrat |
Aluminiumoxid (Al₂O₃) Aluminiumnitrid (AlN) Kiselkarbid (SiC) |
24–35 170–220 120–200 (men vanligtvis ledande!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC är en halvledare) |
• Strömmoduler (IGBT) • LED-fästen • RF-enheter • Sensorer |
|
Direkt-bondad koppar (DBC) |
Al2O3 + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (Keramisk skiktisolering) |
• Växelriktare för elfordon • Fotovoltaiska växelriktare • Industriella motordrivningar |
|
Aktiv metalllödning (AMB) |
AlN + Cu (aktivt lod) |
170–200 |
✅ |
• High-EV-huvudenhet (800V-plattform) • Järnvägstransporter |
|
Silikon/glassubstrat |
Monokristallint kisel Ultra-tunt glas |
150 1.0 |
❌ (Si leder elektricitet) ✅ |
• 2,5D/3D IC-förpackning • Fläkt-ut • MEMS |
Nyckelvalsguide: Matcha efter behov
✅ Kräver "Hög värmeledningsförmåga + hög isolering" → Välj keramiska substrat
Kostnads-Effektivt alternativ: 96 % aluminiumoxid (Al₂O₃)
Låg kostnad, lämplig för medium-lysdioder och industriella nätaggregat
Hög-alternativ: aluminiumnitrid (AlN)
Värmeledningsförmågan är 6–8 gånger den för Al₂O₃, som används i elbilar, 5G-basstationer och lasrar
Obs: Även om kiselkarbid (SiC) har hög värmeledningsförmåga är den elektriskt ledande och kan inte direkt användas som ett isolerande substrat! Det används endast som ett substrat (icke-förpackningssubstrat) för SiC-kraftenheter.
✅ För "hög frekvens, låg förlust" → Välj speciell keramik eller glas
LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic): Används i millimeter-vågmoduler (5G/radar)
Kvarts/glassubstrat: Stabil dielektricitetskonstant, används i RF MEMS
✅ För "låg kostnad + stor yta" → Välj organiska substrat
FR-4: Mainstream inom hemelektronik
ABF: High-CPU/GPU-paketering (t.ex. Intel, AMD)
✅ För "ultimat värmeavledning + hög tillförlitlighet" → Välj DBC/AMB
DBC på AlN: Används i Tesla Model 3-växelriktare
AMB: Starkare bindning än DBC, bättre motståndskraft mot termisk utmattning
Sammanfattning:Det finns inget "bästa" substrat, bara det "mest lämpliga" substratet.
Konsumentelektronik → Organiska substrat (ABF/FR-4)
Kraftelektronik → Keramiska substrat (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
Hög-kommunikation → LTCC/Glas
Advanced Packaging → Silicon Interposer + Organic Redistribution
För behov av substratbearbetning,vänligen kontakta oss.Yuchang Laser ger gratis prover för testning.
