Con el desarrollo de los dispositivos inteligentes hacia la digitalización, la miniaturización, el bajo consumo energético, la multifuncionalidad y la alta fiabilidad, entre otros aspectos, la tecnología de empaquetado electrónico, estrechamente relacionada, también ha entrado en una fase de desarrollo ultrarrápido.
Los materiales de sustrato para empaquetado electrónico más comunes se dividen en tres categorías: sustrato orgánico, sustrato compuesto con base metálica y sustrato cerámico. Con la evolución de los dispositivos inteligentes, los materiales de sustrato tradicionales ya no satisfacen las necesidades actuales. Por lo tanto, los materiales de las placas base han evolucionado desde materiales orgánicos y metálicos hasta materiales cerámicos.
Como todos sabemos, los materiales cerámicos presentan numerosas ventajas frente a los materiales de sustrato tradicionales:
1. Baja pérdida de comunicación: La constante dieléctrica del propio material cerámico reduce la pérdida de señal.
2. Alta conductividad térmica: El calor del chip se transmite directamente a la lámina cerámica. No se requiere una capa aislante para lograr una disipación de calor relativamente mejor.
3. Coeficiente de dilatación térmica más compatible: El coeficiente de dilatación térmica de la cerámica y los chips es similar, lo que evita deformaciones excesivas ante cambios bruscos de temperatura, previniendo así problemas en la soldadura de las líneas y tensiones internas.
4. Resistencia a altas temperaturas: La cerámica soporta ciclos de temperaturas extremas con grandes fluctuaciones, e incluso puede funcionar normalmente a temperaturas de 500-600 grados.
5. Alto aislamiento eléctrico: El material cerámico es un material aislante que soporta altas tensiones de ruptura.
6. Alta estabilidad química: Los materiales cerámicos pueden ser grabados con ácidos, álcalis y disolventes orgánicos durante su procesamiento.
7. Alta resistencia mecánica: El material cerámico posee una buena resistencia mecánica y estabilidad.
Por lo tanto, los materiales cerámicos se han convertido en un sustrato ideal para el encapsulado de circuitos integrados y módulos de electrónica de potencia de nueva generación. Los materiales cerámicos más utilizados actualmente incluyen Al₂O₃, AlN y Si₃N₄. La tecnología de metalización cerámica también ha recibido gran atención y se ha desarrollado rápidamente. Finalmente, el proceso de metalización cerámica es el siguiente:
