ელექტრონული შეფუთვისთვის, კერამიკული სუბსტრატები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ შიდა და გარე სითბოს გაფრქვევის არხების დაკავშირებაში, ასევე როგორც ელექტრო ურთიერთკავშირში, ასევე მექანიკურ მხარდაჭერაში. კერამიკულ სუბსტრატებს აქვთ მაღალი თბოგამტარობის, კარგი სითბოს წინააღმდეგობის, მაღალი მექანიკური სიძლიერის და თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტის უპირატესობები და ისინი წარმოადგენენ საერთო სუბსტრატის მასალას ელექტრო ნახევარგამტარული მოწყობილობების შესაფუთად.
სტრუქტურისა და წარმოების პროცესის მიხედვით, კერამიკული სუბსტრატები კლასიფიცირდება 5 ტიპად.
მაღალტემპერატურული თანაგამომწვარი მრავალშრიანი კერამიკული სუბსტრატები (HTCC)
დაბალი ტემპერატურული კერამიკული სუბსტრატები (LTCC)
სქელი ფირის კერამიკული სუბსტრატები (TFC)
პირდაპირ შეკრული სპილენძის კერამიკული სუბსტრატები (DBC)
პირდაპირი მოოქროვილი სპილენძის კერამიკული სუბსტრატები (DPC)
სხვადასხვა წარმოების პროცესები
პირდაპირი შეკრული სპილენძის (DBC) კერამიკული სუბსტრატი იწარმოება ჟანგბადის დამატებით სპილენძსა და კერამიკას შორის, რათა მივიღოთ Cu-O ევტექტიკური ხსნარი 1065-1083℃ შორის, რასაც მოჰყვება რეაქცია შუალედური ფაზის მისაღებად (CuAlO2 ან CuAl2O4), რითაც ხდება ქიმიური მეტალურგიული კომბინაცია. Cu ფირფიტისა და კერამიკული სუბსტრატის, შემდეგ კი საბოლოოდ რეალიზება გრაფიკული მომზადება ლითოგრაფიული ტექნოლოგიით წრედის ფორმირებისთვის.
DBC სუბსტრატის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან ახლოს არის LED ეპიტაქსიალური მასალების კოეფიციენტთან, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს თერმული სტრესი, რომელიც წარმოიქმნება ჩიპსა და სუბსტრატს შორის.
პირდაპირი მოოქროვილი სპილენძის (DPC) კერამიკული სუბსტრატი მზადდება კერამიკულ სუბსტრატზე სპილენძის ფენის გაჟღენთვით, შემდეგ გამოაშკარავებით, ამოკვეთით, დეფილირებით და ბოლოს სპილენძის ხაზის სისქის გაზრდით ელექტრული ან ქიმიური დაფარვით, ფოტორეზისტის მოხსნის შემდეგ, დასრულებულია მეტალიზებული ხაზი.
სხვადასხვა უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები
DBC კერამიკული სუბსტრატის უპირატესობები
ვინაიდან სპილენძის ფოლგას აქვს კარგი ელექტრო და თბოგამტარობა, DBC-ს აქვს კარგი თბოგამტარობის, კარგი იზოლაციის, მაღალი საიმედოობის უპირატესობები და ფართოდ გამოიყენება IGBT, LD და CPV პაკეტებში. განსაკუთრებით სქელი სპილენძის ფოლგის გამო (100~600μm), მას აქვს აშკარა უპირატესობები IGBT და LD შეფუთვის სფეროში.
DBC კერამიკული სუბსტრატის ნაკლოვანებები
წარმოების პროცესი იყენებს ევტექტიკურ რეაქციას Cu-სა და Al2O3-ს შორის მაღალ ტემპერატურაზე, რაც მოითხოვს საწარმოო აღჭურვილობის მაღალ დონეს და პროცესის კონტროლს, რითაც ხარჯი მაღალია.
Al2O3 და Cu ფენებს შორის მიკროფოროზის მარტივი წარმოქმნის გამო, რაც ამცირებს პროდუქტის თერმული შოკის წინააღმდეგობას, ეს ნაკლოვანებები ხდება DBC სუბსტრატის ხელშეწყობის ბოსტნეულობა.
DPC კერამიკული სუბსტრატის უპირატესობები
გამოიყენება დაბალი ტემპერატურული პროცესი (300°C-ზე დაბლა), რომელიც მთლიანად თავიდან აიცილებს მაღალი ტემპერატურის უარყოფით გავლენას მასალაზე ან ხაზის სტრუქტურაზე და ასევე ამცირებს წარმოების პროცესის ღირებულებას.
თხელი ფირის და ფოტოლითოგრაფიის ტექნოლოგიის გამოყენება, ისე, რომ ლითონის ხაზის სუბსტრატი უფრო დახვეწილი იყოს, ამიტომ DPC სუბსტრატი იდეალურია ელექტრონული მოწყობილობების შეფუთვის მაღალი სიზუსტის მოთხოვნების გასწორებისთვის.
DPC კერამიკული სუბსტრატის ნაკლოვანებები
ელექტრული დეპონირებული სპილენძის ფენის შეზღუდული სისქე და ელექტრული ნარჩენების ხსნარის მაღალი დაბინძურება.
ლითონის ფენასა და კერამიკას შორის შემაკავშირებელი ძალა დაბალია, ხოლო პროდუქტის საიმედოობა დაბალია გამოყენებისას.
