Untuk kemasan elektronik, substrat keramik memainkan peran kunci dalam menghubungkan saluran pembuangan panas internal dan eksternal, serta interkoneksi listrik dan dukungan mekanis. Substrat keramik memiliki keunggulan konduktivitas termal yang tinggi, ketahanan panas yang baik, kekuatan mekanik yang tinggi, dan koefisien ekspansi termal yang rendah, dan merupakan bahan substrat yang umum untuk pengemasan perangkat semikonduktor daya.
Dalam hal struktur dan proses pembuatannya, substrat keramik diklasifikasikan menjadi 5 jenis.
Substrat Keramik Multilayer Co-fired Temperatur Tinggi (HTCC)
Substrat Keramik Pembakaran Bersama Suhu Rendah (LTCC)
Substrat Keramik Film Tebal (TFC)
Substrat Keramik Tembaga Berikat Langsung (DBC)
Substrat Keramik Tembaga Berlapis Langsung (DPC)
Proses Produksi yang Berbeda
Substrat keramik Direct Bonded Copper (DBC) diproduksi dengan menambahkan oksigen antara tembaga dan keramik untuk mendapatkan larutan eutektik Cu-O antara 1065~1083℃, diikuti dengan reaksi untuk mendapatkan fase antara (CuAlO2 atau CuAl2O4), sehingga mewujudkan kombinasi metalurgi kimia pelat Cu dan substrat keramik, dan akhirnya mewujudkan persiapan grafik dengan teknologi litografi untuk membentuk sirkuit.
Koefisien ekspansi termal dari substrat DBC sangat mirip dengan material epitaxial LED, yang secara signifikan dapat mengurangi tekanan termal yang dihasilkan antara chip dan substrat.
Substrat keramik Direct Plated Copper (DPC) dibuat dengan memercikkan lapisan tembaga pada substrat keramik, kemudian memaparkan, mengetsa, menghapus film, dan terakhir meningkatkan ketebalan garis tembaga dengan elektroplating atau pelapisan kimia, setelah melepas photoresist, garis metalized selesai.
Keuntungan dan Kerugian yang Berbeda
Keuntungan Substrat Keramik DBC
Karena foil tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik, DBC memiliki keunggulan konduktivitas termal yang baik, insulasi yang baik, keandalan yang tinggi, dan telah banyak digunakan dalam paket IGBT, LD, dan CPV. Terutama karena foil tembaga yang lebih tebal (100 ~ 600μm), ini memiliki keunggulan yang jelas di bidang pengemasan IGBT dan LD.
Kerugian Substrat Keramik DBC
Proses produksi menggunakan reaksi eutektik antara Cu dan Al2O3 pada suhu tinggi, yang membutuhkan peralatan produksi dan kontrol proses tingkat tinggi, sehingga membuat biaya tinggi.
Karena pembentukan mikroporositas yang mudah antara lapisan Al2O3 dan Cu, yang mengurangi ketahanan kejut termal produk, kerugian ini menjadi penghambat promosi substrat DBC.
Keunggulan Substrat Keramik DPC
Proses suhu rendah (di bawah 300°C) digunakan, yang sepenuhnya menghindari efek buruk suhu tinggi pada bahan atau struktur garis, dan juga mengurangi biaya proses pembuatan.
Penggunaan teknologi film tipis dan fotolitografi, sehingga substrat pada garis logam lebih halus, sehingga substrat DPC sangat ideal untuk penyelarasan persyaratan presisi tinggi untuk pengemasan perangkat elektronik.
Kerugian Substrat Keramik DPC
Ketebalan terbatas dari lapisan tembaga yang diendapkan dan polusi tinggi dari larutan limbah pelapisan listrik.
Kekuatan ikatan antara lapisan logam dan keramik rendah, dan keandalan produk rendah saat diaplikasikan.
