इलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंगसाठी, सिरेमिक सब्सट्रेट्स अंतर्गत आणि बाह्य उष्णता अपव्यय चॅनेल तसेच विद्युत आंतरकनेक्शन आणि यांत्रिक समर्थन दोन्ही जोडण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. सिरेमिक सब्सट्रेट्समध्ये उच्च थर्मल चालकता, चांगली उष्णता प्रतिरोधकता, उच्च यांत्रिक शक्ती आणि थर्मल विस्ताराचे कमी गुणांक हे फायदे आहेत आणि ते पॉवर सेमीकंडक्टर डिव्हाइस पॅकेजिंगसाठी सामान्य सब्सट्रेट सामग्री आहेत.
रचना आणि उत्पादन प्रक्रियेच्या दृष्टीने, सिरेमिक सब्सट्रेट्स 5 प्रकारांमध्ये वर्गीकृत आहेत.
उच्च-तापमान को-फायर्ड मल्टीलेयर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (HTCC)
कमी-तापमान को-फायर्ड सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (LTCC)
जाड फिल्म सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स (TFC)
डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (DBC)
डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (डीपीसी)
विविध उत्पादन प्रक्रिया
डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर (DBC) सिरेमिक सब्सट्रेट 1065~1083℃ दरम्यान Cu-O eutectic द्रावण मिळविण्यासाठी तांबे आणि सिरॅमिकमध्ये ऑक्सिजन जोडून तयार केले जाते, त्यानंतर मध्यवर्ती टप्पा (CuAlO2 किंवा CuAl2O4) प्राप्त करण्यासाठी प्रतिक्रिया येते, अशा प्रकारे रासायनिक धातुकर्म संयोजन लक्षात येते. क्यू प्लेट आणि सिरेमिक सब्सट्रेट, आणि नंतर सर्किट तयार करण्यासाठी लिथोग्राफी तंत्रज्ञानाद्वारे ग्राफिक तयारी लक्षात येते.
DBC सब्सट्रेटचा थर्मल विस्तार गुणांक LED एपिटॅक्सियल मटेरियलच्या अगदी जवळ आहे, ज्यामुळे चिप आणि सब्सट्रेट दरम्यान निर्माण होणारा थर्मल ताण लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकतो.
डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर (डीपीसी) सिरेमिक सब्सट्रेट सिरेमिक सब्सट्रेटवर तांब्याचा थर थुंकून, नंतर एक्सपोजिंग, एचेड, डी-फिल्म करून आणि शेवटी इलेक्ट्रोप्लेटिंग किंवा केमिकल प्लेटिंगद्वारे तांब्याच्या रेषेची जाडी वाढवून, फोटोरेसिस्ट काढून टाकून बनवले जाते, मेटललाइज्ड लाइन पूर्ण झाली.
वेगवेगळे फायदे आणि तोटे
डीबीसी सिरेमिक सब्सट्रेटचे फायदे
कॉपर फॉइलमध्ये चांगली विद्युत आणि थर्मल चालकता असल्याने, डीबीसीमध्ये चांगली थर्मल चालकता, चांगले इन्सुलेशन, उच्च विश्वासार्हता असे फायदे आहेत आणि ते IGBT, LD आणि CPV पॅकेजमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहेत. विशेषतः जाड तांबे फॉइलमुळे (100~600μm), त्याचे IGBT आणि LD पॅकेजिंग क्षेत्रात स्पष्ट फायदे आहेत.
DBC सिरेमिक सब्सट्रेटचे तोटे
उत्पादन प्रक्रिया उच्च तापमानात Cu आणि Al2O3 मधील युटेक्टिक प्रतिक्रिया वापरते, ज्यासाठी उच्च स्तरावरील उत्पादन उपकरणे आणि प्रक्रिया नियंत्रण आवश्यक असते, त्यामुळे खर्च जास्त होतो.
Al2O3 आणि Cu लेयरमधील मायक्रोपोरोसिटीच्या सहज निर्मितीमुळे, ज्यामुळे उत्पादनाचा थर्मल शॉक प्रतिरोध कमी होतो, हे तोटे DBC सब्सट्रेट प्रमोशनमध्ये अडथळे बनतात.
DPC सिरेमिक सबस्ट्रेटचे फायदे
कमी-तापमान प्रक्रिया (300°C च्या खाली) वापरली जाते, जी सामग्री किंवा रेषेच्या संरचनेवर उच्च तापमानाचे प्रतिकूल परिणाम पूर्णपणे टाळते आणि उत्पादन प्रक्रियेची किंमत देखील कमी करते.
पातळ फिल्म आणि फोटोलिथोग्राफी तंत्रज्ञानाचा वापर, जेणेकरुन मेटल लाइनवरील सब्सट्रेट अधिक बारीक होईल, त्यामुळे डीपीसी सब्सट्रेट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या पॅकेजिंगसाठी उच्च सुस्पष्टता आवश्यकतांच्या संरेखनासाठी आदर्श आहे.
डीपीसी सिरेमिक सब्सट्रेटचे तोटे
इलेक्ट्रोप्लेट जमा केलेल्या तांब्याच्या थराची मर्यादित जाडी आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंग कचरा द्रावणाचे उच्च प्रदूषण.
मेटल लेयर आणि सिरेमिकमधील बाँडिंग स्ट्रेंथ कमी आहे आणि जेव्हा ते लागू केले जाते तेव्हा उत्पादनाची विश्वासार्हता कमी असते.