בתחומי האלקטרוניקה, מוליכים למחצה, מכשירי חשמל ואריזות מתקדמות, המצע הוא חומר מכריע הנושא את השבב, מספק חיבורים חשמליים ומקל על פיזור חום.ליישומים שונים יש דרישות שונות בתכלית עבור המוליכות התרמית של המצע, הבידוד, התאמת ההתפשטות התרמית וביצועי-תדר גבוה.
להלן סיווגים של חומרי מצע מיינסטרים ויישומים טיפוסיים שלהם.
מסווג לפי סוג חומר: 6 תשתיות מיינסטרים
|
סוג מצע |
חומר מייצג |
מוליכות תרמית (W/m·K) |
בידוד חשמלי |
יישומים אופייניים |
|
מצעים אורגניים |
FR-4 (אפוקסי שרף + סיבי זכוכית) ABF (סרט בנייה-Ajinomoto) |
0.3–0.5 |
✅ טוב |
• לוחות אם לצרכן אלקטרוניקה • טלפונים ניידים/מחשבים • מצעי אריזה (ABF עבור CPU/GPU) |
|
מצע מתכת |
מבוסס אלומיניום-(אל) מבוסס נחושת-(Cu) |
1–2 (אינטגרל) (מוליכות תרמית גבוהה של ליבת המתכת, אך שכבת בידוד נמוכה) |
דורש שכבת בידוד |
• תאורת לד • מודולי כוח • אלקטרוניקה לרכב |
|
מצע קרמי |
תחמוצת אלומיניום (Al₂O₃) אלומיניום ניטריד (AlN) סיליקון קרביד (SiC) |
24–35 170–220 120-200 (אבל בדרך כלל מוליכים!) |
✅✅ ✅✅✅ ❌ (SiC הוא מוליך למחצה) |
• מודולי כוח (IGBT) • תושבות לד • התקני RF • חיישנים |
|
נחושת-ישירה (DBC) |
Al₂O₃ + Cu AlN + Cu |
24–35 170–200 |
✅ (בידוד שכבה קרמית) |
• ממירי רכב חשמליים • ממירים פוטו-וולטאיים • הנעות מנועים תעשייתיים |
|
הלחמת מתכת פעילה (AMB) |
AlN + Cu (הלחמה פעילה) |
170–200 |
✅ |
• כונן ראשי EV-מתקדמים (פלטפורמת 800V) • הובלה ברכבת |
|
מצע סיליקון/זכוכית |
סיליקון חד-גבישי זכוכית דקה- במיוחד |
150 1.0 |
❌ (Si מוליך חשמל) ✅ |
• אריזת IC 2.5D/3D • מאוורר-להוציא • MEMS |
מדריך לבחירת מפתחות: התאמה לצרכים
✅ דורש "מוליכות תרמית גבוהה + בידוד גבוה" → בחר מצע קרמי
עלות-אופציה יעילה: 96% אלומינה (Al₂O₃)
עלות נמוכה, מתאים לנוריות הספק-בינוניות וספקי כוח תעשייתיים
אפשרות-בביצועים גבוהים: אלומיניום ניטריד (AlN)
מוליכות תרמית היא פי 6-8 מזו של Al₂O₃, בשימוש ב-EVs, תחנות בסיס 5G ולייזרים
הערה: למרות שלסיליקון קרביד (SiC) יש מוליכות תרמית גבוהה, הוא מוליך חשמלי ולא יכול לשמש ישירות כמצע מבודד! הוא משמש רק כמצע (לא-מצע אריזה) עבור התקני כוח SiC.
✅ ל"תדירות גבוהה, אובדן נמוך" → בחר קרמיקה או זכוכית מיוחדת
LTCC (קרמיקה בטמפרטורה נמוכה-): משמש במודולי גל-מילימטריים (5G/רדאר)
מצעי קוורץ/זכוכית: קבוע דיאלקטרי יציב, בשימוש ב-RF MEMS
✅ ל"עלות נמוכה + שטח גדול" → בחר מצעים אורגניים
FR-4: מיינסטרים בתחום האלקטרוניקה הצרכנית
ABF: אריזת CPU/GPU-מתקדמים (למשל, Intel, AMD)
✅ ל"פיזור חום אולטימטיבי + אמינות גבוהה" → בחר DBC/AMB
DBC on AlN: משמש בממירי Tesla Model 3
AMB: מליטה חזקה יותר מ-DBC, עמידות טובה יותר לעייפות תרמית
תַקצִיר:אין מצע "הטוב ביותר", רק המצע "המתאים ביותר".
מוצרי אלקטרוניקה → מצעים אורגניים (ABF/FR-4)
Power Electronics → מצע קרמי (AlN/Al₂O₃) + DBC/AMB
תקשורת-ת גבוהה ← LTCC / Glass
אריזה מתקדמת ← סיליקון interposer + חלוקה מחדש אורגנית
לצרכי עיבוד מצע,אנא פנה אלינו.Yuchang Laser מספק דוגמיות חינם לבדיקה.
