Per als envasos electrònics, els substrats ceràmics tenen un paper clau a l'hora de connectar els canals de dissipació de calor interns i externs, així com la interconnexió elèctrica i el suport mecànic. Els substrats ceràmics tenen els avantatges d'una alta conductivitat tèrmica, una bona resistència a la calor, una alta resistència mecànica i un baix coeficient d'expansió tèrmica, i són els materials de substrat habituals per a l'embalatge de dispositius semiconductors de potència.
Pel que fa a l'estructura i el procés de fabricació, els substrats ceràmics es classifiquen en 5 tipus.
Substrats ceràmics multicapa de cocció d'alta temperatura (HTCC)
Substrats ceràmics co-coits a baixa temperatura (LTCC)
Substrats ceràmics de pel·lícula gruixuda (TFC)
Substrats ceràmics de coure adherits directament (DBC)
Substrats ceràmics de coure xapat directe (DPC)
Diferents processos de producció
El substrat ceràmic de coure adherit directe (DBC) es produeix afegint oxigen entre coure i ceràmica per obtenir una solució eutèctica de Cu-O entre 1065 ~ 1083 ℃, seguida de la reacció per obtenir una fase intermèdia (CuAlO2 o CuAl2O4), realitzant així la combinació química metal·lúrgica. de placa de Cu i substrat ceràmic, i finalment realitzant la preparació gràfica per tecnologia de litografia per formar el circuit.
El coeficient d'expansió tèrmica del substrat DBC és molt proper al dels materials epitaxials LED, que poden reduir significativament l'estrès tèrmic generat entre el xip i el substrat.
El substrat de ceràmica de coure xapat directe (DPC) s'elabora mitjançant la polsada d'una capa de coure sobre el substrat ceràmic, després exposant, gravat, desfilmat i, finalment, augmentant el gruix de la línia de coure mitjançant galvanoplastia o revestiment químic, després d'eliminar la fotoresist, el S'ha completat la línia metalitzada.
Diferents avantatges i desavantatges
Avantatges del substrat ceràmic DBC
Com que la làmina de coure té una bona conductivitat elèctrica i tèrmica, DBC té els avantatges d'una bona conductivitat tèrmica, un bon aïllament, una alta fiabilitat i s'ha utilitzat àmpliament en paquets IGBT, LD i CPV. Sobretot a causa de la làmina de coure més gruixuda (100 ~ 600 μm), té avantatges evidents en el camp de l'embalatge IGBT i LD.
Desavantatges del substrat ceràmic DBC
El procés de producció empra una reacció eutèctica entre Cu i Al2O3 a altes temperatures, que requereix un alt nivell d'equips de producció i control del procés, fent que el cost sigui elevat.
A causa de la fàcil generació de microporositat entre la capa Al2O3 i Cu, que redueix la resistència al xoc tèrmic del producte, aquests desavantatges es converteixen en el coll d'ampolla de la promoció del substrat DBC.
Avantatges del substrat ceràmic DPC
S'utilitza el procés de baixa temperatura (per sota dels 300 °C), que evita completament els efectes adversos de l'alta temperatura sobre el material o l'estructura de la línia, i també redueix el cost del procés de fabricació.
L'ús de tecnologia de pel·lícula fina i fotolitografia, de manera que el substrat a la línia metàl·lica sigui més fi, de manera que el substrat DPC és ideal per a l'alineació dels requisits d'alta precisió per a l'embalatge de dispositius electrònics.
Inconvenients del substrat ceràmic DPC
Gruix limitat de la capa de coure dipositada galvanitzada i alta contaminació de la solució de residus de galvanoplastia.
La força d'unió entre la capa metàl·lica i la ceràmica és baixa i la fiabilitat del producte és baixa quan s'aplica.
