इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के लिए, सिरेमिक सबस्ट्रेट्स आंतरिक और बाहरी गर्मी अपव्यय चैनलों के साथ-साथ विद्युत इंटरकनेक्शन और यांत्रिक समर्थन दोनों को जोड़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सिरेमिक सबस्ट्रेट्स में उच्च तापीय चालकता, अच्छी गर्मी प्रतिरोध, उच्च यांत्रिक शक्ति और थर्मल विस्तार के कम गुणांक के फायदे हैं, और वे पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस पैकेजिंग के लिए सामान्य सब्सट्रेट सामग्री हैं।
संरचना और निर्माण प्रक्रिया के संदर्भ में, सिरेमिक सबस्ट्रेट्स को 5 प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है।
उच्च-तापमान सह-निकालित बहुपरत सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (एचटीसीसी)
कम तापमान वाले सह-फायर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (एलटीसीसी)
मोटी फिल्म सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (TFC)
डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (डीबीसी)
डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (डीपीसी)
विभिन्न उत्पादन प्रक्रियाएं
डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर (डीबीसी) सिरेमिक सब्सट्रेट तांबे और सिरेमिक के बीच ऑक्सीजन जोड़कर 1065 ~ 1083 ℃ के बीच Cu-O यूटेक्टिक समाधान प्राप्त करने के लिए तैयार किया जाता है, इसके बाद मध्यवर्ती चरण (CuAlO2 या CuAl2O4) प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया होती है, इस प्रकार रासायनिक धातुकर्म संयोजन को साकार करता है। Cu प्लेट और सिरेमिक सब्सट्रेट की, और फिर अंत में सर्किट बनाने के लिए लिथोग्राफी तकनीक द्वारा ग्राफिक तैयारी को साकार करना।
डीबीसी सब्सट्रेट का थर्मल विस्तार गुणांक एलईडी एपिटैक्सियल सामग्री के बहुत करीब है, जो चिप और सब्सट्रेट के बीच उत्पन्न थर्मल तनाव को काफी कम कर सकता है।
डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर (डीपीसी) सिरेमिक सब्सट्रेट को सिरेमिक सब्सट्रेट पर तांबे की परत छिड़क कर बनाया जाता है, फिर एक्सपोज़, नक़्क़ाशीदार, डी-फ़िल्म किया जाता है, और अंत में फोटोरेसिस्ट को हटाने के बाद, इलेक्ट्रोप्लेटिंग या रासायनिक चढ़ाना द्वारा कॉपर लाइन की मोटाई में वृद्धि की जाती है। मेटलाइज्ड लाइन पूरी हो गई है।
विभिन्न फायदे और नुकसान
डीबीसी सिरेमिक सब्सट्रेट के लाभ
चूँकि तांबे की पन्नी में अच्छी विद्युत और तापीय चालकता होती है, DBC में अच्छी तापीय चालकता, अच्छा इन्सुलेशन, उच्च विश्वसनीयता के फायदे होते हैं, और इसका व्यापक रूप से IGBT, LD और CPV पैकेजों में उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से मोटे कॉपर फ़ॉइल (100 ~ 600μm) के कारण, IGBT और LD पैकेजिंग के क्षेत्र में इसके स्पष्ट लाभ हैं।
डीबीसी सिरेमिक सबस्ट्रेट के नुकसान
उत्पादन प्रक्रिया उच्च तापमान पर Cu और Al2O3 के बीच एक यूटेक्टिक प्रतिक्रिया को नियोजित करती है, जिसके लिए उच्च स्तर के उत्पादन उपकरण और प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिससे लागत अधिक हो जाती है।
Al2O3 और Cu परत के बीच माइक्रोप्रोरोसिटी की आसान पीढ़ी के कारण, जो उत्पाद के थर्मल शॉक प्रतिरोध को कम करता है, ये नुकसान DBC सब्सट्रेट प्रमोशन की अड़चन बन जाते हैं।
डीपीसी सिरेमिक सबस्ट्रेट के लाभ
निम्न-तापमान प्रक्रिया (300 डिग्री सेल्सियस से नीचे) का उपयोग किया जाता है, जो सामग्री या लाइन संरचना पर उच्च तापमान के प्रतिकूल प्रभाव से पूरी तरह से बचा जाता है, और निर्माण प्रक्रिया की लागत को भी कम करता है।
पतली फिल्म और फोटोलिथोग्राफी तकनीक का उपयोग, ताकि धातु लाइन पर सब्सट्रेट महीन हो, इसलिए डीपीसी सब्सट्रेट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की पैकेजिंग के लिए उच्च परिशुद्धता आवश्यकताओं के संरेखण के लिए आदर्श है।
डीपीसी सिरेमिक सबस्ट्रेट के नुकसान
इलेक्ट्रोप्लेटेड जमा तांबे की परत की सीमित मोटाई और इलेक्ट्रोप्लेटिंग अपशिष्ट समाधान का उच्च प्रदूषण।
धातु की परत और सिरेमिक के बीच संबंध शक्ति कम है, और लागू होने पर उत्पाद की विश्वसनीयता कम होती है।
