Untuk pembungkusan elektronik, substrat seramik memainkan peranan penting dalam menyambungkan saluran pelesapan haba dalaman dan luaran, serta kedua-dua sambungan elektrik dan sokongan mekanikal. Substrat seramik mempunyai kelebihan kekonduksian haba yang tinggi, rintangan haba yang baik, kekuatan mekanikal yang tinggi, dan pekali pengembangan haba yang rendah, dan ia adalah bahan substrat biasa untuk pembungkusan peranti semikonduktor kuasa.
Dari segi struktur dan proses pembuatan, substrat seramik dikelaskan kepada 5 jenis.
Substrat Seramik Berbilang Lapisan Suhu Tinggi (HTCC)
Substrat Seramik Pembakaran Bersama Suhu Rendah (LTCC)
Substrat Seramik Filem Tebal (TFC)
Substrat Seramik Kuprum Berikat Terus (DBC)
Substrat Seramik Kuprum Bersalut Terus (DPC)
Proses Pengeluaran Berbeza
Substrat seramik Kuprum Berikat Terus (DBC) dihasilkan dengan menambahkan oksigen antara kuprum dan seramik untuk mendapatkan larutan eutektik Cu-O antara 1065~1083 ℃, diikuti dengan tindak balas untuk mendapatkan fasa perantaraan (CuAlO2 atau CuAl2O4), dengan itu merealisasikan gabungan metalurgi kimia plat Cu dan substrat seramik, dan kemudian akhirnya menyedari penyediaan grafik oleh teknologi litografi untuk membentuk litar.
Pekali pengembangan haba substrat DBC adalah sangat hampir dengan bahan epitaxial LED, yang boleh mengurangkan tegasan haba yang dijana antara cip dan substrat dengan ketara.
Substrat seramik Kuprum Bersadur Terus (DPC) dibuat dengan memercikkan lapisan kuprum pada substrat seramik, kemudian mendedahkan, terukir, dinyahfilem dan akhirnya meningkatkan ketebalan garisan kuprum dengan penyaduran elektrik atau penyaduran kimia, selepas menanggalkan photoresist, talian metalized siap.
Kelebihan dan Kekurangan yang berbeza
Kelebihan Substrat Seramik DBC
Oleh kerana kerajang tembaga mempunyai kekonduksian elektrik dan haba yang baik, DBC mempunyai kelebihan kekonduksian terma yang baik, penebat yang baik, kebolehpercayaan yang tinggi, dan telah digunakan secara meluas dalam pakej IGBT, LD dan CPV. Terutamanya disebabkan oleh kerajang tembaga yang lebih tebal (100~600μm), ia mempunyai kelebihan yang jelas dalam bidang pembungkusan IGBT dan LD.
Kelemahan Substrat Seramik DBC
Proses pengeluaran menggunakan tindak balas eutektik antara Cu dan Al2O3 pada suhu tinggi, yang memerlukan tahap peralatan pengeluaran dan kawalan proses yang tinggi, sekali gus menjadikan kos tinggi.
Disebabkan penjanaan mikroporositi yang mudah antara lapisan Al2O3 dan Cu, yang mengurangkan rintangan kejutan haba produk, kelemahan ini menjadi hambatan promosi substrat DBC.
Kelebihan Substrat Seramik DPC
Proses suhu rendah (di bawah 300°C) digunakan, yang sepenuhnya mengelakkan kesan buruk suhu tinggi pada struktur bahan atau garisan, dan juga mengurangkan kos proses pembuatan.
Penggunaan filem nipis dan teknologi fotolitografi, supaya substrat pada garisan logam lebih halus, jadi substrat DPC adalah sesuai untuk penjajaran keperluan ketepatan tinggi untuk pembungkusan peranti elektronik.
Kelemahan Substrat Seramik DPC
Ketebalan terhad lapisan kuprum termendap disadur dan pencemaran tinggi larutan sisa penyaduran.
Kekuatan ikatan antara lapisan logam dan seramik adalah rendah, dan kebolehpercayaan produk adalah rendah apabila digunakan.
