Az elektronikus csomagolások esetében a kerámia hordozók kulcsszerepet játszanak a belső és külső hőleadó csatornák összekapcsolásában, valamint mind az elektromos összekapcsolásban, mind a mechanikai megtámasztásban. A kerámia szubsztrátumok előnyei a nagy hővezetőképesség, a jó hőállóság, a nagy mechanikai szilárdság és az alacsony hőtágulási együttható, és ezek a közös hordozóanyagok az erősáramú félvezető eszközök csomagolásához.
Szerkezetét és gyártási folyamatát tekintve a kerámia hordozók 5 típusba sorolhatók.
Magas hőmérsékletű, együtt égetett többrétegű kerámia szubsztrátumok (HTCC)
Alacsony hőmérsékletű együttégetett kerámia szubsztrátumok (LTCC)
Vastagfilm kerámia szubsztrátok (TFC)
Közvetlen kötésű rézkerámia szubsztrátumok (DBC)
Közvetlenül bevont rézkerámia szubsztrátumok (DPC)
Különböző gyártási folyamatok
A közvetlen kötésű réz (DBC) kerámia szubsztrátot úgy állítják elő, hogy a réz és a kerámia közé oxigént adnak, hogy Cu-O eutektikus oldatot kapjanak 1065-1083 ℃ közötti hőmérsékleten, majd a reakciót a közbenső fázis (CuAlO2 vagy CuAl2O4) előállítására, így megvalósítva a kémiai metallurgiai kombinációt. rézlemezből és kerámia hordozóból, majd végül megvalósítva a grafikus előkészítést litográfiai technológiával az áramkör kialakításához.
A DBC hordozó hőtágulási együtthatója nagyon közel áll a LED epitaxiális anyagokéhoz, ami jelentősen csökkentheti a chip és a hordozó között keletkező hőfeszültséget.
A Direct Plated Copper (DPC) kerámia hordozót úgy készítik, hogy a kerámia hordozóra rézréteget porlasztanak, majd exponálnak, maratnak, filmmentesítenek, végül galvanizálással vagy vegyi bevonattal növelik a rézvonal vastagságát, a fotoreziszt eltávolítása után a fémezett vonal elkészült.
Különböző előnyök és hátrányok
A DBC kerámia szubsztrátum előnyei
Mivel a rézfólia jó elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, a DBC jó hővezető képességgel, jó szigeteléssel és nagy megbízhatósággal rendelkezik, és széles körben alkalmazzák az IGBT, LD és CPV csomagokban. Különösen a vastagabb rézfólia (100~600μm) miatt nyilvánvaló előnyei vannak az IGBT és LD csomagolás területén.
A DBC kerámia szubsztrátum hátrányai
A gyártási folyamat eutektikus reakciót alkalmaz a réz és az Al2O3 között magas hőmérsékleten, amely magas szintű gyártóberendezést és folyamatszabályozást igényel, így a költségek magasak.
Az Al2O3 és a Cu réteg között könnyen kialakuló mikroporozitás miatt, amely csökkenti a termék hősokkállóságát, ezek a hátrányok a DBC szubsztrát promóciójának szűk keresztmetszetévé válnak.
A DPC kerámia szubsztrát előnyei
Alacsony hőmérsékletű (300°C alatti) eljárást alkalmaznak, amely teljesen elkerüli a magas hőmérséklet káros hatásait az anyagra vagy a vonalszerkezetre, és csökkenti a gyártási folyamat költségeit is.
A vékony film és a fotolitográfiai technológia alkalmazása, hogy a fémvonalon lévő hordozó finomabb legyen, így a DPC szubsztrát ideális az elektronikus eszközök csomagolására vonatkozó nagy pontosságú követelmények összehangolására.
A DPC kerámia szubsztrátum hátrányai
A galvanizált lerakódott rézréteg korlátozott vastagsága és a galvanizálási hulladékoldat magas szennyezettsége.
A fémréteg és a kerámia közötti kötési szilárdság alacsony, a termék megbízhatósága felhordáskor alacsony.
