En el mundo de la electrónica moderna, la integridad de los dispositivos es crucial. Los materiales de encapsulación electrónica desempeñan un papel fundamental para garantizar la estabilidad, las conexiones eléctricas, la resistencia a la humedad y el soporte mecánico de chips y sistemas. La selección de estos materiales se guía por varios principios clave:
Alta conductividad térmica: esencial para una disipación eficaz del calor.
Igualar los coeficientes de dilatación térmica: asegura la compatibilidad con los materiales de las virutas.
Excepcional resistencia al calor: mantiene la estabilidad a temperaturas variables.
Aislamiento Superior: cumplir con los requisitos de aislamiento del dispositivo.
Alta resistencia mecánica: esencial para el procesamiento, embalaje y aplicación.
Rentable: adecuado para la producción en masa y amplia aplicación.
Estos materiales consisten principalmente de sustr, cable, marcos, dieléctricos intercapas y materiales de sellado. Aquí, la atención se centra en los materiales de soporte.
Los materiales de encapsulación cerámicos, como AI₂O₃, Si₃N₄, AIN, SiC, BeO y BN, ofrecen ventajas distinrespecto a los plásticos y metales:
Baja constante dieléctrica, excelente rendimiento de alta frecuencia
Buen aislamiento y fiabilidad
Alta resistencia, buena estabilidad térmica
Bajo coeficiente de dilatación térmica, alta conductividad térmica
Excelente estanqueidad al Gas, propiedades químicas estables
Buena resistencia a la humedad, menos propenso a microgrietas
Actualmente, los materiales cerámicos ampliamente utilizados incluyen AI₂O₃, Si₃N₄, AIN, SiC, BeO, y BN. Cada uno posee propiedades únicas que se adaptan a las diversas necesidades de aplicación.
Let's explorar algunas de estas cerámicas y sus distintas características:
La alúmina es el material cerámico más utilizado en encapsulelectrónico. Sin embargo, su conductividad térmica moderada y su coeficiente de expansión térmica relativamente alto limitan su adaptabilidad en dispositivos electrónicos de alta potencia.
El Si₃N₄ ofrece una alta resistencia flexural, una excelente resistencia al desgaste y una mínima expansión térmica. Sin embargo, su complejo proceso de fabricación y altos costos restrsu aplicación en áreas con bajos requerimientos de disipación térmica.
AIN exhibe compatibilidad con Silien en términos de expansión térmica, conductividad térmica significativamente más alta que Al₂O₃, excelente aislamiento eléctrico y propiedades mecánicas superiores. A pesar de los altos costos, se destaca como un material ideal para altas demandas de conductividad térmica.
El SiC se acerca mucho al Silien en expansión térmica, posee alta dureza, buena estabilidad química y conductividad térmica superior. Sin embargo, su naturaleza policristalconduce a inconvenientes como la pérdida dieléctrica significativa y baja fuerza dieléctrica.
BeO, aunque madura en la producción, se enfrenta a desafíos debido a su polvo tóxico y altas temperaturas de sinteri, lo que limita su uso generalizado, especialmente en aplicaciones de disipación de alta temperatura.
El BN, apreciado por su alta conductividad térmica, rendimiento térmico estable, baja constante dieléctrica y excelentes propiedades aislantes, encuentra aplicaciones en diversos campos, pero se enfrenta a limitaciones debido a los altos costos y la falta de ajuste del coeficiente de expansión térmica con el sili.
La encapsulación electrónica no es un escenario único. Las técnicas varían, desde métodos de encapsulbidimensionales a tridimensionales, cada uno con sus aplicaciones y ventajas específicas:
Cerámica de película fina (TFC)
Cerámica de película gruesa (TPC)
Enlace directo cerámica de cobre (DBC)
Cerámica activa para la Unión de metales (AMB)
Chapado directo de cobre de cerámica (DPC)
Cerámica metálica activada por láser (LAM)
Cerámica cocoproducida a alta temperatura (HTCC)
Cerámica cocoproducida a baja temperatura (LTCC)
Aglomerado de varias capas de cerámica 3D sinterizada (MSC)
Cerámica en 3D de enlace directo (DAC)
Cobre chapado en múltiples capas de cerámica en 3D (MPC)
Cerámica en 3D moldeado directo (DMC)
La demanda de cerámica de encapsulelectrónico está creciendo en varios sectores, debido a su excepcional conductividad térmica, propiedades dieléctricas, resistencia a la corrosión, resistencia y fiabilidad.
Las innovaciones en la tecnología 5G requieren materiales que cumplan con criterios estrictos de acceso de espectro completo, transmisión de alta frecuencia y eficiencia de banda ancha, impulsando la necesidad de cerámica electrónica avanzada en dispositivos de comunicación como teléfonos inteligentes y Bluetooth.
Los rápidos avances en la tecnología espacial exigen dispositivos electrónicos de alto rendimiento. Los materiales cerámicos, con sus excepcionales propiedades dieléctricas y térmicas, se están convirtiendo en el material de elección para los procesos de montaje de módulos multichip (MCM).
Los materiales cerámicos electrónicos encapsulantes, por su tamaño compacto, alta fiabilidad y biocompatibilidad, se adaptan a dispositivos como marcapasos y audífonos, alineándose perfectamente con las exigencias de los instrumentos médicos para el diagnóstico y monitoreo.
La búsqueda de una mayor fiabilidad y seguridad en los vehículos ha llevado al rápido desarrollo de sistemas de control electrónico. Los materiales cerámicos, conocidos por su resistencia térmica y capacidad de sellado, desempeñan un papel vital en los circuitos electrónicos de automoción.
A medida que el paisaje electrónico continúa evolucionando, la importancia de la cerámica de encapsulelectrónico se vuelve más pronunciada. Sus diversas aplicaciones en las industrias de comunicaciones, aeroespacial, de salud y autosignifican su papel indispensable en la conformación del futuro de la electrónica.
Whether it's permitir una comunicación más rápida, garantizar diagnósticos precisos de salud, o mejorar la seguridad de los vehículos, cerámica de encapsulelectrónico se destacan como los héroes silenciasegurando la integridad y fiabilidad de los dispositivos electrónicos modernos.
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