Për paketimin elektronik, nënshtresat qeramike luajnë një rol kyç në lidhjen e kanaleve të shpërndarjes së nxehtësisë së brendshme dhe të jashtme, si dhe në ndërlidhjen elektrike dhe mbështetjen mekanike. Nënshtresat qeramike kanë avantazhet e përçueshmërisë së lartë termike, rezistencës së mirë ndaj nxehtësisë, forcës së lartë mekanike dhe koeficientit të ulët të zgjerimit termik, dhe ato janë materialet e zakonshme të nënshtresës për paketimin e pajisjeve gjysmëpërçuese të energjisë.
Për nga struktura dhe procesi i prodhimit, nënshtresat qeramike klasifikohen në 5 lloje.
Nënshtresa qeramike me shumë shtresa me temperaturë të lartë (HTCC)
Nënshtresa qeramike me djegie të përbashkëta me temperaturë të ulët (LTCC)
Nënshtresa qeramike me film të trashë (TFC)
Nënshtresa qeramike prej bakri me lidhje direkte (DBC)
Nënshtresa qeramike prej bakri të veshur drejtpërdrejt (DPC)
Proceset e ndryshme të prodhimit
Nënshtresa qeramike e bakrit me lidhje direkte (DBC) prodhohet duke shtuar oksigjen midis bakrit dhe qeramikës për të përftuar zgjidhje eutektike Cu-O midis 1065~1083℃, e ndjekur nga reagimi për të marrë fazën e ndërmjetme (CuAlO2 ose CuAl2O4), duke realizuar kështu kombinimin metalurgjik kimik e pllakës Cu dhe nënshtresës qeramike, dhe më pas realizimi i përfundimit të përgatitjes grafike me anë të teknologjisë së litografisë për të formuar qarkun.
Koeficienti i zgjerimit termik të nënshtresës DBC është shumë i afërt me atë të materialeve epitaksiale LED, gjë që mund të reduktojë ndjeshëm stresin termik të krijuar midis çipit dhe nënshtresës.
Nënshtresa qeramike prej bakri të kromuar direkt (DPC) bëhet duke spërkatur një shtresë bakri mbi nënshtresën qeramike, më pas duke ekspozuar, gdhendur, defilmuar dhe në fund duke rritur trashësinë e vijës së bakrit duke elektrizuar ose shtresëzim kimik, pas heqjes së fotorezistit, linja e metalizuar ka përfunduar.
Avantazhe dhe Disavantazhe të ndryshme
Avantazhet e Nënshtresës Qeramike DBC
Meqenëse fleta e bakrit ka përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike, DBC ka avantazhet e përçueshmërisë së mirë termike, izolimit të mirë, besueshmërisë së lartë dhe është përdorur gjerësisht në paketat IGBT, LD dhe CPV. Sidomos për shkak të fletës së bakrit më të trashë (100~600μm), ajo ka avantazhe të dukshme në fushën e paketimit IGBT dhe LD.
Disavantazhet e nënshtresës qeramike DBC
Procesi i prodhimit përdor një reaksion eutektik midis Cu dhe Al2O3 në temperatura të larta, gjë që kërkon një nivel të lartë të pajisjeve të prodhimit dhe kontrollit të procesit, duke e bërë kështu koston të lartë.
Për shkak të gjenerimit të lehtë të mikroporozitetit midis shtresës Al2O3 dhe Cu, e cila redukton rezistencën ndaj goditjes termike të produktit, këto disavantazhe bëhen pengesa e promovimit të substratit DBC.
Përparësitë e Nënshtresës qeramike DPC
Përdoret procesi me temperaturë të ulët (nën 300°C), i cili shmang plotësisht efektet negative të temperaturës së lartë në materialin ose strukturën e linjës, dhe gjithashtu redukton koston e procesit të prodhimit.
Përdorimi i teknologjisë së filmit të hollë dhe fotolitografisë, në mënyrë që nënshtresa në vijën metalike të jetë më e imët, kështu që nënshtresa DPC është ideale për shtrirjen e kërkesave me saktësi të lartë për paketimin e pajisjeve elektronike.
Disavantazhet e nënshtresës qeramike DPC
Trashësi e kufizuar e shtresës së depozituar të bakrit të elektrizuar dhe ndotje e lartë e tretësirës së mbeturinave të elektrizimit.
Forca e lidhjes midis shtresës metalike dhe qeramikës është e ulët, dhe besueshmëria e produktit është e ulët kur aplikohet.
