Для електронної упаковки керамічні підкладки відіграють ключову роль у з’єднанні внутрішніх і зовнішніх каналів розсіювання тепла, а також як електричного з’єднання та механічної підтримки. Керамічні підкладки мають такі переваги, як висока теплопровідність, хороша термостійкість, висока механічна міцність і низький коефіцієнт теплового розширення, і вони є звичайними матеріалами підкладок для упаковки силових напівпровідникових пристроїв.
За структурою та виробничим процесом керамічні підкладки поділяються на 5 типів.
Високотемпературні багатошарові керамічні підкладки (HTCC)
Низькотемпературні керамічні основи (LTCC)
Товстоплівкові керамічні підкладки (TFC)
Керамічні мідні підкладки з прямим склеюванням (DBC)
Керамічні мідні підкладки з прямим покриттям (DPC)
Різні виробничі процеси
Керамічна підкладка з міді прямого зв’язку (DBC) виготовляється шляхом додавання кисню між міддю та керамікою для отримання евтектичного розчину Cu-O між 1065~1083 ℃ з подальшою реакцією для отримання проміжної фази (CuAlO2 або CuAl2O4), таким чином реалізуючи хімічну металургійну комбінацію мідної пластини та керамічної підкладки, а потім, нарешті, реалізація графічної підготовки за допомогою технології літографії для формування схеми.
Коефіцієнт теплового розширення підкладки DBC дуже близький до коефіцієнта епітаксійних матеріалів світлодіодів, що може значно зменшити термічне напруження, яке виникає між чіпом і підкладкою.
Керамічна підкладка з міді з прямим покриттям (DPC) виготовляється шляхом напилення шару міді на керамічну підкладку, потім експонування, травлення, видалення плівки та, нарешті, збільшення товщини мідної лінії шляхом гальванічного або хімічного покриття після видалення фоторезисту, металізована лінія завершена.
Різні переваги та недоліки
Переваги керамічної підкладки DBC
Оскільки мідна фольга має хорошу електро- та теплопровідність, DBC має такі переваги, як хороша теплопровідність, хороша ізоляція, висока надійність і широко використовується в корпусах IGBT, LD та CPV. Особливо завдяки більш товстій мідній фользі (100~600 мкм) він має очевидні переваги в галузі упаковки IGBT та LD.
Недоліки DBC Ceramic Substrate
У процесі виробництва використовується евтектична реакція між Cu та Al2O3 при високих температурах, що вимагає високого рівня виробничого обладнання та контролю процесу, що робить вартість високою.
Завдяки легкому утворенню мікропористості між шаром Al2O3 і Cu, що знижує стійкість продукту до термічного удару, ці недоліки стають вузьким місцем просування підкладки DBC.
Переваги DPC Ceramic Substrate
Використовується низькотемпературний процес (нижче 300°C), що дозволяє повністю уникнути несприятливого впливу високої температури на матеріал або структуру лінії, а також здешевити виробничий процес.
Використання технології тонкої плівки та фотолітографії робить підкладку на металевій лінії більш тонкою, тому підкладка DPC ідеально підходить для вирівнювання високих вимог до точності для упаковки електронних пристроїв.
Недоліки DPC Ceramic Substrate
Обмежена товщина гальванічного нанесеного шару міді та високе забруднення розчину відходів гальванічного покриття.
Міцність зчеплення між металевим шаром і керамікою низька, а надійність продукту при нанесенні низька.
