Էլեկտրոնային փաթեթավորման համար կերամիկական ենթաշերտերը առանցքային դեր են խաղում ջերմության արտանետման ներքին և արտաքին ալիքները միացնելու, ինչպես նաև ինչպես էլեկտրական փոխկապակցման, այնպես էլ մեխանիկական աջակցության համար: Կերամիկական ենթաշերտերն ունեն բարձր ջերմային հաղորդունակության, լավ ջերմակայունության, բարձր մեխանիկական ամրության և ջերմային ընդարձակման ցածր գործակիցի առավելությունները, և դրանք ընդհանուր ենթաշերտի նյութերն են էլեկտրաէներգիայի կիսահաղորդչային սարքերի փաթեթավորման համար:
Կառուցվածքի և արտադրության գործընթացի առումով կերամիկական ենթաշերտերը դասակարգվում են 5 տեսակի.
Բարձր ջերմաստիճանի համակցված բազմաշերտ կերամիկական ենթաշերտեր (HTCC)
Ցածր ջերմաստիճանի համակցված կերամիկական ենթաշերտեր (LTCC)
Հաստ թաղանթով կերամիկական ենթաշերտեր (TFC)
Ուղղակի կապակցված պղնձի կերամիկական ենթաշերտեր (DBC)
Ուղղակի պատված պղնձի կերամիկական ենթաշերտեր (DPC)
Տարբեր արտադրական գործընթացներ
Ուղղակի կապակցված պղնձի (DBC) կերամիկական ենթաշերտը արտադրվում է պղնձի և կերամիկայի միջև թթվածին ավելացնելով, որպեսզի ստացվի Cu-O էվեկտիկական լուծույթ 1065-1083℃ միջակայքում, որին հաջորդում է ռեակցիան` միջանկյալ փուլ ստանալու համար (CuAlO2 կամ CuAl2O4), այդպիսով իրականացնելով քիմիական մետալուրգիական համակցությունը: Cu ափսեի և կերամիկական հիմքի, և այնուհետև վերջապես իրականացնելով լիտոգրաֆիայի տեխնոլոգիայով գրաֆիկական պատրաստումը շղթան ձևավորելու համար:
DBC սուբստրատի ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ մոտ է LED էպիտաքսիալ նյութերի գործակիցին, ինչը կարող է զգալիորեն նվազեցնել չիպի և ենթաշերտի միջև առաջացող ջերմային սթրեսը:
Direct Plated Copper (DPC) կերամիկական ենթաշերտը պատրաստվում է պղնձի շերտը ցրելով կերամիկական հիմքի վրա, այնուհետև մերկացնելով, փորագրելով, ապաֆիլմավորելով և, վերջապես, մեծացնելով պղնձի գծի հաստությունը՝ էլեկտրապատելով կամ քիմիական երեսպատմամբ, ֆոտոռեսիստը հեռացնելուց հետո, մետաղացված գիծն ավարտված է.
Տարբեր առավելություններ և թերություններ
DBC կերամիկական ենթաշերտի առավելությունները
Քանի որ պղնձե փայլաթիթեղն ունի լավ էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, DBC-ն ունի լավ ջերմային հաղորդունակության, լավ մեկուսացման, բարձր հուսալիության առավելությունները և լայնորեն օգտագործվել է IGBT, LD և CPV փաթեթներում: Հատկապես ավելի հաստ պղնձե փայլաթիթեղի (100~600μm) շնորհիվ այն ակնհայտ առավելություններ ունի IGBT և LD փաթեթավորման ոլորտում։
DBC կերամիկական ենթաշերտի թերությունները
Արտադրական գործընթացն օգտագործում է էվեկտիկական ռեակցիա Cu-ի և Al2O3-ի միջև բարձր ջերմաստիճաններում, ինչը պահանջում է արտադրական սարքավորումների և գործընթացի վերահսկման բարձր մակարդակ, այդպիսով թանկացնելով արժեքը:
Al2O3 և Cu շերտի միջև միկրոծակոտկենության հեշտ առաջացման շնորհիվ, ինչը նվազեցնում է արտադրանքի ջերմային ցնցումների դիմադրությունը, այս թերությունները դառնում են DBC ենթաշերտի առաջխաղացման խոչընդոտը:
DPC կերամիկական ենթաշերտի առավելությունները
Օգտագործվում է ցածր ջերմաստիճանի պրոցեսը (300°C-ից ցածր), որը լիովին խուսափում է բարձր ջերմաստիճանի բացասական ազդեցությունից նյութի կամ գծի կառուցվածքի վրա, ինչպես նաև նվազեցնում է արտադրական գործընթացի արժեքը:
Բարակ թաղանթի և ֆոտոլիտոգրաֆիայի տեխնոլոգիայի օգտագործումը, այնպես, որ մետաղական գծի վրա գտնվող ենթաշերտը ավելի նուրբ է, ուստի DPC ենթաշերտը իդեալական է էլեկտրոնային սարքերի փաթեթավորման բարձր ճշգրտության պահանջների հավասարեցման համար:
DPC կերամիկական ենթաշերտի թերությունները
Էլեկտրապատված նստվածքային պղնձի շերտի սահմանափակ հաստություն և էլեկտրապատման թափոնների լուծույթի բարձր աղտոտվածություն:
Մետաղական շերտի և կերամիկայի միջև կապող ուժը ցածր է, իսկ արտադրանքի հուսալիությունը ցածր է, երբ կիրառվում է:
