برای بسته‌بندی الکترونیکی، بسترهای سرامیکی نقش کلیدی در اتصال کانال‌های اتلاف حرارت داخلی و خارجی و همچنین اتصال الکتریکی و پشتیبانی مکانیکی دارند. زیرلایه های سرامیکی دارای مزایای رسانایی حرارتی بالا، مقاومت حرارتی خوب، استحکام مکانیکی بالا و ضریب انبساط حرارتی پایین هستند و مواد بستر رایج برای بسته بندی دستگاه های نیمه هادی قدرت هستند.
زیرلایه های سرامیکی از نظر ساختار و فرآیند ساخت به 5 نوع طبقه بندی می شوند.
زیرلایه های سرامیکی چندلایه با حرارت بالا (HTCC)
زیرلایه‌های سرامیکی با حرارت پایین (LTCC)
لایه‌های ضخیم سرامیکی (TFC)
بسترهای سرامیکی مس با پیوند مستقیم (DBC)
بسترهای سرامیکی مسی با روکش مستقیم (DPC)
فرآیندهای مختلف تولید
بستر سرامیکی مس با پیوند مستقیم (DBC) با افزودن اکسیژن بین مس و سرامیک برای به دست آوردن محلول یوتکتیک Cu-O بین 1065 تا 1083 درجه سانتیگراد تولید می شود و به دنبال آن واکنش برای به دست آوردن فاز میانی (CuAlO2 یا CuAl2O4) انجام می شود، بنابراین ترکیب متالورژیکی شیمیایی محقق می شود. از صفحه مس و بستر سرامیکی و سپس در نهایت آماده سازی گرافیکی با فناوری لیتوگرافی برای تشکیل مدار.
ضریب انبساط حرارتی زیرلایه DBC بسیار نزدیک به مواد همپای LED است که می تواند تنش حرارتی ایجاد شده بین تراشه و بستر را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
زیرلایه سرامیکی مس با آبکاری مستقیم (DPC) با پاشیدن یک لایه مس روی زیرلایه سرامیکی، سپس در معرض قرار دادن، اچ کردن، لایه برداری و در نهایت افزایش ضخامت خط مسی با آبکاری یا آبکاری شیمیایی، پس از برداشتن نور مقاوم، ساخته می شود. خط متالیزه تکمیل شده است.
مزایا و معایب مختلف
مزایای زیرلایه سرامیکی DBC
از آنجایی که فویل مسی رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی دارد، DBC دارای مزایای هدایت حرارتی خوب، عایق خوب، قابلیت اطمینان بالا است و به طور گسترده در بسته های IGBT، LD و CPV استفاده شده است. به خصوص به دلیل ضخیم تر بودن فویل مسی (100~600μm)، دارای مزایای آشکاری در زمینه بسته بندی IGBT و LD است.
معایب زیرلایه سرامیکی DBC
فرآیند تولید از یک واکنش یوتکتیک بین مس و Al2O3 در دماهای بالا استفاده می کند که به سطح بالایی از تجهیزات تولید و کنترل فرآیند نیاز دارد و در نتیجه هزینه را بالا می برد.
با توجه به تولید آسان ریز تخلخل بین لایه Al2O3 و Cu، که مقاومت شوک حرارتی محصول را کاهش می دهد، این معایب به گلوگاه ارتقاء بستر DBC تبدیل می شود.
مزایای زیرلایه سرامیکی DPC
فرآیند دمای پایین (زیر 300 درجه سانتیگراد) استفاده می شود که به طور کامل از اثرات نامطلوب دمای بالا بر روی مواد یا ساختار خط جلوگیری می کند و همچنین هزینه فرآیند ساخت را کاهش می دهد.
استفاده از فیلم نازک و تکنولوژی فوتولیتوگرافی، به طوری که زیرلایه روی خط فلزی ریزتر می شود، بنابراین بستر DPC برای تراز کردن الزامات دقت بالا برای بسته بندی دستگاه های الکترونیکی ایده آل است.
معایب بستر سرامیکی DPC
ضخامت محدود لایه مس رسوب شده آبکاری شده و آلودگی بالای محلول زباله آبکاری.
استحکام اتصال بین لایه فلزی و سرامیک کم است و قابلیت اطمینان محصول در هنگام استفاده کم است.
