За електронско паковање, керамичке подлоге играју кључну улогу у повезивању унутрашњих и спољашњих канала за дисипацију топлоте, као и електрично повезивање и механичку подршку. Керамичке подлоге имају предности високе топлотне проводљивости, добре отпорности на топлоту, високе механичке чврстоће и ниског коефицијента топлотног ширења и уобичајени су материјали подлоге за паковање енергетских полупроводничких уређаја.
У погледу структуре и процеса производње, керамичке подлоге су класификоване у 5 типова.
Вишеслојне керамичке подлоге које се пече на високој температури (ХТЦЦ)
Нискотемпературне керамичке подлоге (ЛТЦЦ)
Дебеле керамичке подлоге (ТФЦ)
Директно везане бакарне керамичке подлоге (ДБЦ)
Директно обложене бакарне керамичке подлоге (ДПЦ)
Различити производни процеси
Керамички супстрат од директно везаног бакра (ДБЦ) се производи додавањем кисеоника између бакра и керамике да би се добио Цу-О еутектички раствор између 1065~1083℃, након чега следи реакција за добијање међуфазе (ЦуАлО2 или ЦуАл2О4), чиме се остварује хемијска металуршка комбинација Цу плоче и керамичке подлоге, а затим се коначно реализује графичка припрема литографском технологијом за формирање кола.
Коефицијент термичког ширења ДБЦ супстрата је веома близак коефицијенту ЛЕД епитаксијалних материјала, што може значајно смањити топлотни стрес који се ствара између чипа и подлоге.
Керамичка подлога од директног бакра (ДПЦ) се прави распршивањем слоја бакра на керамичку подлогу, затим излагањем, угравирањем, уклањањем филма и коначно повећањем дебљине бакарне линије галванизацијом или хемијским превлачењем, након уклањања фотоотпорника, метализована линија је завршена.
Различите предности и недостаци
Предности ДБЦ керамичке подлоге
Пошто бакарна фолија има добру електричну и топлотну проводљивост, ДБЦ има предности добре топлотне проводљивости, добре изолације, високе поузданости и широко се користи у ИГБТ, ЛД и ЦПВ пакетима. Посебно због дебље бакарне фолије (100~600μм), има очигледне предности у области ИГБТ и ЛД паковања.
Недостаци ДБЦ керамичке подлоге
Производни процес користи еутектичку реакцију између Цу и Ал2О3 на високим температурама, што захтева висок ниво производне опреме и контроле процеса, што чини трошкове високим.
Због лаког стварања микропорозности између слоја Ал2О3 и Цу, што смањује отпорност производа на термички удар, ови недостаци постају уско грло промоције ДБЦ супстрата.
Предности ДПЦ керамичке подлоге
Користи се нискотемпературни процес (испод 300°Ц), који у потпуности избегава штетне ефекте високе температуре на материјал или линијску структуру, а такође смањује цену процеса производње.
Коришћење технологије танког филма и фотолитографије, тако да је супстрат на металној линији финији, тако да је ДПЦ подлога идеална за усаглашавање захтева високе прецизности за паковање електронских уређаја.
Недостаци ДПЦ керамичке подлоге
Ограничена дебљина галванизованог слоја бакра и велика загађеност отпадног раствора галванизације.
Чврстоћа везивања између металног слоја и керамике је ниска, а поузданост производа је ниска када се наноси.
