بالنسبة للتغليف الإلكتروني ، تلعب ركائز السيراميك دورًا رئيسيًا في توصيل قنوات تبديد الحرارة الداخلية والخارجية ، فضلاً عن التوصيل البيني الكهربائي والدعم الميكانيكي. تتميز الركائز الخزفية بمزايا التوصيل الحراري العالي ، والمقاومة الجيدة للحرارة ، والقوة الميكانيكية العالية ، ومعامل التمدد الحراري المنخفض ، وهي مواد الركيزة الشائعة لتعبئة أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية.
من حيث الهيكل وعملية التصنيع ، يتم تصنيف ركائز السيراميك إلى 5 أنواع.
ركائز خزفية متعددة الطبقات تشتعل بدرجة حرارة عالية (HTCC)
ركائز سيراميك ذات درجة حرارة منخفضة تعمل بحرق مشترك (LTCC)
الركائز الخزفية ذات الأغشية السميكة (TFC)
ركائز سيراميك نحاسية مرتبطة مباشرة (DBC)
ركائز سيراميك نحاسية مطلية مباشرة (DPC)
عمليات الإنتاج المختلفة
يتم إنتاج الركيزة الخزفية المباشرة من النحاس (DBC) عن طريق إضافة الأكسجين بين النحاس والسيراميك للحصول على محلول Cu-O سهل الانصهار بين 1065 ~ 1083 ℃ ، متبوعًا بالتفاعل للحصول على المرحلة المتوسطة (CuAlO2 أو CuAl2O4) ، وبالتالي تحقيق تركيبة المعادن الكيميائية من لوحة النحاس والركيزة الخزفية ، ثم تحقق أخيرًا التحضير الرسومي بواسطة تقنية الطباعة الحجرية لتشكيل الدائرة.
إن معامل التمدد الحراري لركيزة DBC قريب جدًا من معامل التمدد الحراري LED ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من الإجهاد الحراري المتولد بين الرقاقة والركيزة.
يتم تصنيع الركيزة الخزفية النحاسية المطلية مباشرة (DPC) عن طريق رش طبقة نحاسية على الركيزة الخزفية ، ثم تعريضها ، وحفرها ، وإزالتها ، وأخيراً زيادة سماكة خط النحاس عن طريق الطلاء الكهربائي أو الطلاء الكيميائي ، بعد إزالة مقاوم الضوء ، اكتمال الخط المعدني.
مزايا وعيوب مختلفة
مزايا الركيزة الخزفية DBC
نظرًا لأن رقائق النحاس لها موصلية كهربائية وحرارية جيدة ، فإن DBC لها مزايا التوصيل الحراري الجيد والعزل الجيد والموثوقية العالية ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في حزم IGBT و LD و CPV. نظرًا للرقائق النحاسية السميكة (100 ~ 600 ميكرومتر) على وجه الخصوص ، فهي تتمتع بمزايا واضحة في مجال تغليف IGBT و LD.
عيوب الركيزة الخزفية DBC
تستخدم عملية الإنتاج تفاعل سهل الانصهار بين Cu و Al2O3 في درجات حرارة عالية ، الأمر الذي يتطلب مستوى عالٍ من معدات الإنتاج والتحكم في العملية ، مما يجعل التكلفة عالية.
نظرًا لسهولة توليد المسامية الدقيقة بين طبقة Al2O3 و Cu ، مما يقلل من مقاومة الصدمات الحرارية للمنتج ، تصبح هذه العيوب بمثابة عنق الزجاجة لترويج الركيزة DBC.
مزايا الركيزة الخزفية DPC
يتم استخدام عملية درجات الحرارة المنخفضة (أقل من 300 درجة مئوية) ، والتي تتجنب تمامًا الآثار الضارة لارتفاع درجة الحرارة على المواد أو هيكل الخط ، كما تقلل أيضًا من تكلفة عملية التصنيع.
استخدام تقنية الأغشية الرقيقة والطباعة الحجرية الضوئية ، بحيث تكون الركيزة الموجودة على الخط المعدني أدق ، وبالتالي فإن الركيزة DPC مثالية لمحاذاة المتطلبات عالية الدقة لتغليف الأجهزة الإلكترونية.
عيوب الركيزة الخزفية DPC
سماكة محدودة لطبقة النحاس المترسبة المطلية بالكهرباء والتلوث العالي لمحلول نفايات الطلاء الكهربائي.
قوة الترابط بين الطبقة المعدنية والسيراميك منخفضة ، وموثوقية المنتج منخفضة عند تطبيقها.
