전자 패키징용 알루미나 기판

5세대 이동통신(5G), 사물인터넷, 전력전자 등의 급속한 발전으로 전자부품은 소형화, 고집적화, 고주파화, 고속화로 진화하고 있다. 이로 인해 회로 패키징 재료의 열 관리, 절연 신뢰성 및 신호 무결성에 대한 요구가 높아졌습니다. 높은 기계적 강도, 뛰어난 절연성, 우수한 열 전도성(약 20-30W/(m·K)), 낮은 유전 손실, 뛰어난 열충격 저항성 및 화학적 안정성을 갖춘 알루미나 세라믹은 대체할 수 없는 전자 패키징의 핵심 기초 소재가 되었습니다. 광범위한 원자재 가용성, 상대적으로 저렴한 비용, 성숙한 제조 공정이 결합되어알루미나 세라믹 기판항공우주, 신에너지 차량, 산업 제어, 가전제품을 포함한 광범위한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다.

알루미나(Al2O₃)는 α-Al2O₃, β-Al2O₃, γ-Al2O₃ 등 다양한 동형(isomorphous) 형태로 존재합니다. α-Al2O₃(커런덤 구조)가 가장 안정적입니다. 그 결정계는 육각형 밀집 패턴의 산소 이온과 팔면체 공극의 2/3를 채우는 알루미늄 이온으로 구성된 삼각계에 속하며 높은 결합 강도를 갖는 조밀하고 안정적인 구조를 형성합니다. 이 구조는 α-Al2O₃에 고경도(모스 경도 9), 고융점(약 2050°C), 우수한 화학적 불활성, 유전 특성을 부여하여 고성능 세라믹 기판 제조에 선호되는 구조입니다.

일반적인 세라믹은 알루미나의 순도에 따라 커런덤 도자기(Al2O₃ ≥ 99%), 99% 도자기, 95% 도자기, 90% 도자기로 분류됩니다. 고알루미나 자기는 일반적으로 Al2O₃ 함량이 85% 이상인 것으로 정의됩니다. Al₂O₃ 순도가 높아질수록 세라믹의 기계적, 열적, 전기적 특성이 크게 향상됩니다. 예를 들어, 99.5% 알루미나 세라믹의 일반적인 특성에는 약 3.95g/cm3의 부피 밀도, 395MPa의 굴곡 강도, 8.1 × 10⁻⁶/°C의 선팽창 계수(25-800°C), 32W/(m·K)의 열 전도성, 18kV/mm의 절연 강도 및 체적 저항률(at 25°C) 10¹⁴ Ω·cm를 초과합니다. 이러한 특성으로 인해 고전력, 높은 절연성 및 고온이 필요한 전자 패키징 응용 분야에 이상적입니다.

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