Elektroniskajam iepakojumam keramikas substrātiem ir galvenā loma iekšējo un ārējo siltuma izkliedes kanālu savienošanā, kā arī gan elektriskajā starpsavienojumā, gan mehāniskajā balstā. Keramikas pamatnēm ir augsta siltumvadītspēja, laba karstumizturība, augsta mehāniskā izturība un zems termiskās izplešanās koeficients, un tie ir parastie substrāta materiāli jaudas pusvadītāju ierīču iepakojumam.
Struktūras un ražošanas procesa ziņā keramikas pamatnes iedala 5 veidos.
Augstas temperatūras līdzdedzes daudzslāņu keramikas substrāti (HTCC)
Zemas temperatūras līdzdedzes keramikas substrāti (LTCC)
Biezplēves keramikas substrāti (TFC)
Tiešā savienojuma vara keramikas substrāti (DBC)
Tiešā pārklājuma vara keramikas substrāti (DPC)
Dažādi ražošanas procesi
Tiešā savienojuma vara (DBC) keramikas substrāts tiek ražots, pievienojot skābekli starp varu un keramiku, lai iegūtu Cu-O eitektisko šķīdumu no 1065 līdz 1083 ℃, kam seko reakcija, lai iegūtu starpfāzi (CuAlO2 vai CuAl2O4), tādējādi realizējot ķīmisko metalurģisko kombināciju. no Cu plāksnes un keramikas substrāta, un pēc tam beidzot realizējot grafisko sagatavošanu ar litogrāfijas tehnoloģiju, lai izveidotu ķēdi.
DBC substrāta termiskās izplešanās koeficients ir ļoti tuvs LED epitaksiālo materiālu koeficientam, kas var ievērojami samazināt termisko spriegumu, kas rodas starp mikroshēmu un substrātu.
Tiešā pārklājuma vara (DPC) keramikas substrāts tiek izgatavots, izsmidzinot vara slāni uz keramikas pamatnes, pēc tam eksponējot, iegravējot, noņemot plēvi un visbeidzot palielinot vara līnijas biezumu ar galvanizāciju vai ķīmisku pārklājumu, pēc fotorezista noņemšanas, metalizētā līnija ir pabeigta.
Dažādas priekšrocības un trūkumi
DBC keramikas substrāta priekšrocības
Tā kā vara folijai ir laba elektrovadītspēja un siltumvadītspēja, DBC priekšrocības ir laba siltumvadītspēja, laba izolācija, augsta uzticamība, un to plaši izmanto IGBT, LD un CPV pakotnēs. Īpaši biezākas vara folijas (100 ~ 600 μm) dēļ tai ir acīmredzamas priekšrocības IGBT un LD iepakojuma jomā.
DBC keramikas substrāta trūkumi
Ražošanas procesā augstā temperatūrā tiek izmantota eitektiska reakcija starp Cu un Al2O3, kas prasa augstu ražošanas iekārtu un procesa kontroles līmeni, tādējādi palielinot izmaksas.
Sakarā ar vieglu mikroporainības veidošanos starp Al2O3 un Cu slāni, kas samazina produkta termisko triecienizturību, šie trūkumi kļūst par DBC substrāta veicināšanas vājo vietu.
DPC keramiskā substrāta priekšrocības
Tiek izmantots zemas temperatūras process (zem 300°C), kas pilnībā novērš augstas temperatūras nelabvēlīgo ietekmi uz materiālu vai līnijas struktūru, kā arī samazina ražošanas procesa izmaksas.
Plānas plēves un fotolitogrāfijas tehnoloģijas izmantošana, lai substrāts uz metāla līnijas būtu smalkāks, tāpēc DPC substrāts ir ideāli piemērots augstas precizitātes prasību saskaņošanai elektronisko ierīču iesaiņošanai.
DPC keramikas substrāta trūkumi
Ierobežots galvanizētā vara slāņa biezums un liels galvanizācijas atkritumu šķīduma piesārņojums.
Saistības stiprība starp metāla slāni un keramiku ir zema, un produkta uzticamība ir zema.
