El espesor del sustrato es una de las decisiones más silenciosas en el embalaje electrónico y una de las más consecuentes.Cerámica de Al2O3las rupturas durante el manejo o no cumple con la prueba de tensión; demasiado grueso y la trayectoria térmica se alarga, el módulo se vuelve más pesado y el coste aumenta.apoyo térmico y mecánicoEsta guía muestra cómo elegirlo para el trabajo real de electrónica de potencia.
La pregunta del cliente: "¿Qué espesor necesito?"
Los compradores suelen heredar un espesor de un diseño anterior y nunca volver a visitarlo.Substrato cerámico de aluminaEl espesor no es una propiedad fija del material, sino una variable de diseño que debe derivarse de nuevo cada vez que el voltaje, la potencia o el tamaño del paquete cambian.
Lo que impulsa el grosor
La descomposición dieléctrica exige suficiente cerámica para sobrevivir al voltaje de trabajo con un margen de resistencia dieléctrica de alrededor de 15-16 kV/mm, incluso 0.6 mm da aproximadamente 9 kV de resistencia teóricaLa trayectoria térmica favorece un sustrato delgado para que el calor llegue rápidamente a la placa base; la alumina es conductora de 24 25 W/m· K, por lo que cada milímetro adicional añade resistencia.El soporte mecánico favorece el grosor para la rigidez y para sobrevivir al montaje y al ciclo térmicoEl número final es la sección más delgada que aún satisface las necesidades de voltaje y mecánica.
Cómo elegir
- Calcular el espesor mínimo a partir del voltaje de funcionamiento más el margen de seguridad, utilizando la resistencia dieléctrica real.
- Compruebe el presupuesto térmico: lo suficientemente delgado como para mantener la temperatura de unión dentro del límite.
- Confirmar las tolerancias de camber y planitud ∙ los substratos delgados deformados causan defectos de montaje.
- Aplicar el acabado de la superficie al proceso de metalización (en forma de cocción, molienda o pulido).
- Verificar el rendimiento de rotura durante el montaje, que a menudo establece el mínimo práctico.
Aplicaciones
Estos sustratos sirven para módulos IGBT, bases de resistencias de potencia, placas de calefacción y aislamiento de relé de estado sólido.Placas de sustrato de resistencia dieléctrica del 96%, el96% de sustratos de Al2O3 para elementos de calefacción, y elcerámica aislante de óxido de aluminioel rango.
Especificación del sustrato de referencia
| Parámetro |
Valor |
Bases |
| Contenido de alumina |
96% de Al2O3 |
(P) |
| Resistencia dieléctrica |
1516 kV/mm |
(P) |
| Conductividad térmica |
24 W/m·K |
(P) |
| Rango de espesor |
0.25 ∼10 mm |
(P) |
| Tolerancia de espesor |
± 0,02 mm |
(P) |
| Camarón |
00,1% como máximo |
(P) |
| Tamaño máximo |
Las medidas siguientes se aplicarán: |
(P) |
| Resistir la tensión de la parte final |
Confirmación por prueba hipotética |
(C) |
Clave de base: (P) especificación de la página del producto; (T) valor típico; (C) que se confirmará mediante ensayo dieléctrico en el sustrato terminado.
Preguntas frecuentes
¿Puedo hacer que el sustrato sea más delgado para mejorar el enfriamiento?
Sólo dentro de los límites de tensión y manejo. por debajo de un cierto grosor el sustrato falla en la prueba hipot o se agrieta en el montaje, por lo que la ganancia térmica se pierde a la chatarra.
¿Cómo afecta la camber al rendimiento?
El exceso de camber impide que el sustrato se asiente plano en la placa base, lo que crea huecos, puntos calientes y uniones de soldadura desiguales.
¿Un grado de pureza más alto cambia el grosor?
La pureza cambia ligeramente la constante dieléctrica y la conductividad térmica, pero el grosor sigue estando determinado por el voltaje y el soporte mecánico.el grado se elige por limpieza y estabilidad en lugar del grosor.
El piso de manipulación
También hay una consideración de embalaje que los compradores a menudo descubren demasiado tarde.Al2O3 CerámicaEl sustrato es frágil en el tránsito y en el ensamblaje automatizado, por lo que el espesor mínimo práctico a menudo se establece no por la teoría dieléctrica sino por el rendimiento de manejo.La ejecución de un lote piloto a través del proceso real de recogida y colocación y soldadura revela el piso de rotura más rápido que cualquier cálculoEl espesor, al final, es el valor más pequeño que satisface el voltaje, el calor y el manejo juntos.
Lecturas relacionadas
Para una comparación más amplia de los materiales detrás de la elección del sustrato, véasepor qué el Al2O3 sigue liderando el mercado de sustratos cerámicosycómo la cerámica apoya el embalaje IGBT automotriz.
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