Para os envases electrónicos, os substratos cerámicos xogan un papel fundamental na conexión das canles de disipación de calor internas e externas, así como na interconexión eléctrica e no soporte mecánico. Os substratos cerámicos teñen as vantaxes dunha alta condutividade térmica, boa resistencia á calor, alta resistencia mecánica e baixo coeficiente de expansión térmica, e son os materiais de substrato comúns para a embalaxe de dispositivos semicondutores de potencia.
En termos de estrutura e proceso de fabricación, os substratos cerámicos clasifícanse en 5 tipos.
Substratos cerámicos multicapa cococidos a alta temperatura (HTCC)
Substratos cerámicos cococidos a baixa temperatura (LTCC)
Substratos cerámicos de película gruesa (TFC)
Substratos cerámicos de cobre con unión directa (DBC)
Substratos cerámicos de cobre chapado directo (DPC)
Diferentes procesos de produción
O substrato cerámico de cobre enlazado directo (DBC) prodúcese engadindo osíxeno entre o cobre e a cerámica para obter unha solución eutéctica de Cu-O entre 1065 ~ 1083 ℃, seguida da reacción para obter unha fase intermedia (CuAlO2 ou CuAl2O4), realizando así a combinación metalúrxica química. de placa de Cu e substrato cerámico, para logo realizar finalmente a preparación gráfica mediante tecnoloxía de litografía para conformar o circuíto.
O coeficiente de expansión térmica do substrato DBC é moi próximo ao dos materiais epitaxiais LED, o que pode reducir significativamente o estrés térmico xerado entre o chip e o substrato.
O substrato cerámico de cobre chapado en directo (DPC) está feito pola pulverización catódica dunha capa de cobre sobre o substrato cerámico, despois expoñendo, gravado, desfilmado e, finalmente, aumentando o grosor da liña de cobre mediante galvanoplastia ou galvanoplastia química, despois de eliminar a fotorresistencia, o a liña metalizada está rematada.
Diferentes Vantaxes e Desvantaxes
Vantaxes do substrato cerámico DBC
Dado que a folla de cobre ten unha boa condutividade eléctrica e térmica, o DBC ten as vantaxes dunha boa condutividade térmica, un bo illamento, unha alta fiabilidade e foi amplamente utilizado en paquetes IGBT, LD e CPV. Especialmente debido á folla de cobre máis grosa (100 ~ 600μm), ten vantaxes obvias no campo dos envases IGBT e LD.
Desvantaxes do substrato cerámico DBC
O proceso de produción emprega unha reacción eutéctica entre Cu e Al2O3 a altas temperaturas, o que require un alto nivel de equipamento de produción e control do proceso, polo que o custo é elevado.
Debido á fácil xeración de microporosidade entre a capa de Al2O3 e Cu, que reduce a resistencia ao choque térmico do produto, estas desvantaxes convértense no pescozo de botella da promoción do substrato DBC.
Vantaxes do substrato de cerámica DPC
Emprégase o proceso de baixa temperatura (por debaixo de 300 ° C), que evita completamente os efectos adversos da alta temperatura sobre o material ou a estrutura da liña e tamén reduce o custo do proceso de fabricación.
O uso de película delgada e tecnoloxía de fotolitografía, de xeito que o substrato na liña de metal máis fino, polo que o substrato DPC é ideal para o aliñamento dos requisitos de alta precisión para o envasado de dispositivos electrónicos.
Desvantaxes do substrato cerámico DPC
Espesor limitado da capa de cobre depositada electrochapada e alta contaminación da solución de residuos de galvanoplastia.
A forza de unión entre a capa metálica e a cerámica é baixa e a fiabilidade do produto é baixa cando se aplica.
