Для электронных корпусов керамические подложки играют ключевую роль в соединении внутренних и внешних каналов отвода тепла, а также в электрических соединениях и механической поддержке. Керамические подложки обладают такими преимуществами, как высокая теплопроводность, хорошая термостойкость, высокая механическая прочность и низкий коэффициент теплового расширения, и они являются распространенными материалами подложек для корпусов силовых полупроводниковых устройств.
По структуре и способу изготовления керамические подложки делятся на 5 типов.
Многослойные керамические подложки с высокотемпературным совместным обжигом (HTCC)
Низкотемпературные керамические подложки совместного обжига (LTCC)
Толстопленочные керамические подложки (TFC)
Медно-керамические подложки с прямым соединением (DBC)
Медно-керамические подложки с прямым покрытием (DPC)
Различные производственные процессы
Керамическая подложка из меди с прямым соединением (DBC) производится путем добавления кислорода между медью и керамикой для получения эвтектического раствора Cu-O при температуре от 1065 до 1083 ℃ с последующей реакцией для получения промежуточной фазы (CuAlO2 или CuAl2O4), таким образом реализуя химическую металлургическую комбинацию. медной пластины и керамической подложки, а затем, наконец, реализовать графическую подготовку с помощью технологии литографии для формирования схемы.
Коэффициент теплового расширения подложки DBC очень близок к коэффициенту эпитаксиальных материалов для светодиодов, что может значительно снизить тепловое напряжение, возникающее между чипом и подложкой.
Керамическая подложка из меди с прямым покрытием (DPC) изготавливается путем напыления слоя меди на керамическую подложку, затем экспонирования, травления, удаления пленки и, наконец, увеличения толщины медной линии с помощью гальванического или химического покрытия после удаления фоторезиста. завершена металлизированная линия.
Различные преимущества и недостатки
Преимущества керамической подложки DBC
Поскольку медная фольга обладает хорошей электро- и теплопроводностью, DBC имеет преимущества хорошей теплопроводности, хорошей изоляции, высокой надежности и широко используется в корпусах IGBT, LD и CPV. Благодаря более толстой медной фольге (100~600 мкм) он имеет очевидные преимущества в области упаковки IGBT и LD.
Недостатки керамической подложки DBC
В производственном процессе используется эвтектическая реакция между Cu и Al2O3 при высоких температурах, что требует высокого уровня производственного оборудования и контроля процесса, что делает стоимость высокой.
Из-за легкого образования микропористости между слоями Al2O3 и Cu, что снижает термостойкость продукта, эти недостатки становятся узким местом продвижения подложки DBC.
Преимущества керамической подложки DPC
Используется низкотемпературный процесс (ниже 300°С), который полностью исключает неблагоприятное воздействие высокой температуры на материал или структуру линии, а также удешевляет производственный процесс.
Использование тонкой пленки и технологии фотолитографии, так что подложка на металлической линии более тонкая, поэтому подложка DPC идеально подходит для выравнивания требований высокой точности к упаковке электронных устройств.
Недостатки керамической подложки DPC
Ограниченная толщина гальванически осажденного слоя меди и высокое загрязнение отработанного раствора гальванопокрытий.
Прочность сцепления между металлическим слоем и керамикой низкая, а надежность изделия низкая при нанесении.
