Статус исследования и тенденция развития поверхностной металлизации керамических субстратов

Аннотация: Субстрат рассеивания тепла является важным каналом для рассеивания тепла мощных электронных компонентов, и его теплопроводность напрямую повлияет на срок надежности и обслуживания электронных компонентов типа мощности. В этой статье подробно рассказывается о технической схеме и состоянии развития поверхностной металлизации керамики как теплотизирующего субстратного материала с высокой теплопроводностью, указывают на ключевые технические трудности различных схем металлизации, сравнивают и анализируют характеристики и различия в производительности различных керамических Упаковка тепла, рассеяющиеся подложки и предсказывает тенденцию развития керамических субстратов на этой основе.

0. Введение с непрерывным прогрессом электронных технологий, проблема рассеяния тепла постепенно становится узким местом, ограничивающим разработку электронных продуктов мощности в направлении высокой мощности и света. Непрерывное накопление тепла в электронных компонентах мощности постепенно повышает температуру перехода чипа и вызовут тепловое напряжение, что приведет к ряду проблем с надежностью, таких как снижение изменения срока службы и изменений цветовой температуры. В применении электронных компонентов типа питания подложка охлаждения не только предполагает функции электрического соединения и механической поддержки, но и важный канал для тепловой передачи. Для электронных устройств мощности подложка упаковки должна иметь высокую теплопроводность, изоляцию и теплостойкость, а также высокую прочность и коэффициент термического расширения, соответствующий чипу.

В настоящее время общим субстратом рассеяния тепла на рынке является в основном металлический субстрат (MCPCB) и керамический субстрат. Из-за чрезвычайно низкой теплопроводности теплоизоляционного уровня MCPCB становится все труднее адаптироваться к требованиям к развитию электронных компонентов типа электроэнергии. Керамический субстрат в качестве появляющегося материала для рассеивания тепла, его всесторонняя производительность, такая как теплопроводность и изоляция, не имеют себе равных с помощью обычного MCPCB, а поверхностная металлизация керамического субстрата является важной предпосылкой для определения его практического применения.

В этой статье подробно введены технологии и статус исследований керамической подложки поверхностной металлизации, и описан принцип различных схем металлизации, и ключевые технические контрольные точки каждой схемы указаны, чтобы обеспечить техническую ссылку для Выбор типа мощности светодиодной керамической упаковки подложки.

1. Исследовательский статус металлизации керамической поверхности

После спекания необходимо металлизировать поверхность керамического субстрата, а затем поверхностная схема производится переносом изображения для достижения электрического соединения керамического субстрата. Поверхностная металлизация является важной частью производства керамических субстратов, потому что способность смачивания металла при высоких температурах на керамической поверхности определяет силу связывания между металлом и керамикой, а хорошая сила связывания является важной гарантией для стабильности светодиодного характеристик упаковки.

Таким образом, как реализовать металлизацию на керамических поверхностях и улучшить силу связи между ними, стало центром многих научных и технологических исследователей [4,5,6]. В настоящее время общие методы металлизации на керамических поверхностях могут быть примерно разделены на несколько форм, таких как метод совместного завода (HTCC и LTCC), метод толстой пленки (TFC), прямое применение метода меди (DBC), прямое применение алюминия Метод (DBA) и метод тонкой пленки (DPC) [7,8].

1.1 Метод совместного запуска (HTCC/LTCC)

В последние годы многослойные керамические субстраты привлекли широкое внимание, потому что они могут соответствовать многим требованиям интегрированных цепей, внедряя пассивные компоненты, такие как сигнальные линии и микропроводы в подложки с использованием технологии толстой пленки [9].

Существует два вида метода совместного пропуска, один из них является высокотемпературным совместным заводом (HTCC), а другой-низкотемпература (LTCC). Поток процесса двух в основном одинаково. Основным производственным процессом являются подготовка суспензии, листовая полоса, сушка зеленого цвета, бурение через отверстие, заполнение трафаретной печать, линия печати для печати, ламинированное спекание и окончательное нарезку и другие процессы после лечения. Порошок глинозема и органический клей смешивают, чтобы сформировать суспензию, а затем суспендия обрабатывается в листы со скребком. После сушки образуется керамическая зеленая заготовка [10]. Затем пилотные отверстия обрабатываются на зеленой заготовке в соответствии с требованиями конструкции, и металлический порошок заполняется. Наконец, каждый слой зеленой заготовки ламинирован, спечен и сформирован в корирующей печи. Хотя процесс двух методов совместного пропуска примерно одинаковы, температура спекания сильно отличается. Температура сопоставления HTCC составляет 1300 ~ 1600 ℃, в то время как температура спекания LTCC составляет 850 ~ 900 ℃. Основная причина этого различия состоит в том, что добавляется спекающая суспензия LTCC, чтобы снизить температуру спекания стеклянного материала, который не находится в соавторской суспензии HTCC. Хотя стеклянный материал может снизить температуру спекания, теплопроводность субстрата может быть значительно снижена [11,12,13].

Керамический субстрат со стороны соучастника обладает значительными преимуществами в увеличении плотности сборки, сокращении длины взаимосвязки, уменьшении задержки сигнала, уменьшении объема и повышении надежности. Более распространенное применение подложки со стороны совместного проживания-это похоронить различные пассивные устройства в спекании керамической пасты, чтобы сделать трехмерный интегрированный и неинтерный цепь высокой плотности, монтаж IC и активные устройства на своей поверхности, сделайте успешные интегрированные Модуль, еще больше уменьшает структуру схемы, улучшит плотность интеграции, особенно подходит для высокочастотных компонентов связи [13]. Однако, поскольку HTCC и LTCC оба используют печатную печать для завершения производства графики, точность размеров и шероховатость поверхности графики сильно влияет на процесс печати. В то же время процесс ламинирования также легко привести к тому, что выравнивание графики не является точным, что приводит к чрезмерному накоплению толерантности. Более того, зеленая заготовка подвержена непоследовательной усадке во время процесса спекания, что в значительной степени ограничивает применение процесса совместного пропуска [14,15].

1.2 Толстая пленка керамика (TFC)

Метод толстой пленочной пленки относится к методу печатной печати, проводящая паста напрямую покрывается керамической матрицей, а затем спечен при высокой температуре, чтобы сделать металлический слой прочно прикрепленным к керамической матрице. Выбор толстой пленочной проводной пасты является ключевым фактором в определении толстого пленки, который состоит из функциональной фазы (то есть металлический порошок с размером частиц менее 2 мкм), фазы связывания (связующего) и органического носителя. Общие металлические порошки включают Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al и W, среди которых Ag, Ag/Pd и Cu Slurry являются большинством [16] Полем Переплет, как правило, представляет собой стеклянный материал или оксид металла или смесь двух, и его роль состоит в том, чтобы соединить керамику и металл и определить адгезию толстой пленки с матричной керамикой, которая является ключом к производству толстых Фильм -суспензион. Функция органического носителя заключается в основном для рассеивания функциональной фазы и соединения фазы и в то же время для поддержания определенной вязкости толстой пленки, чтобы подготовиться к последующей печати, которая будет постепенно испаряться во время процесса спекания [ 17].

В настоящее время исследование на пленке пленки из оксида алюминия стало зрелым, в то время как электронная паста пленки, толстая пленка, толстая пленка нитрида, все еще имеет большую комнату для развития, что вызвано неудовлетворительной смачиваемостью большинства металлов до керамики нитрида алюминия [17]. Чтобы улучшить силу связывания между керамикой нитридов металлов и алюминия в процессе производства толстой пленки, существует два общих метода. Одним из них является использование стеклянного материала в качестве фазы склеивания, чтобы металлический слой и слой Aln достигает механической связи; Второе - добавить вещество, которое может реагировать с Aln в качестве фазы связи, и достичь химической связи, реагируя с Aln. В настоящее время основным композицией большинства стеклянных связующих систем алюминиевой нитридной суспензии является SIO2-B2O3, который связан с тем, что силикатное стекло и боратное стекло оказывают хорошее воздействие на металлическое и алюминиевое нитрид. Кроме того, точка смягчения боратного стекла является низкой, что может улучшить скорость стрельбы и улучшить плотность после спекания. Тем не менее, низкая точка смягчения бората также заставит ее смягчить перед тем, как достичь температуры спекания металлизации, так что металлический слой не может сформировать эффективную сетевую структуру сшивания сети с нитридной керамикой алюминия. Добавление силиката может эффективно решить эту проблему. В то же время, производительность стеклянной фазы может быть дополнительно улучшена, добавив соответствующее количество щелочного металла и щелочного земного металла в стеклянную фазу, потому что щелочный или щелочный металлический металл может дифференцировать стекло и уменьшить вязкость стекла. Как правило, с увеличением количества щелочного или щелочного земного металла, вязкость будет значительно снижена, что способствует улучшению текучести суспензии и ускорения металлизации и спекания. Обычно используемые щелочные или щелочные металлы включают LI2O, NA2O, K2O, BAO и PDO и т. Д. [18,19]. Кроме того, могут быть добавлены некоторые вещества, которые могут реагировать с нитридом алюминия с образованием новых фаз, таких как CR2O3, PDO, ZNO и т. Д., И сила связывания реакции, образованная новой фазой, может использоваться для улучшения прочности адгезии Славка после металлизации. Было отмечено, что некоторые оксиды щелочных земных металлов кремния и бора, а также оксиды циркония, железа, свинца и фосфора, могут реагировать с ALN с образованием новых веществ [20,21]. Например, использование фазы связывания ZRB2 из -за образования новой фазы AL2O3 · B2O3 (борал шпинель) во время реакции, сила связывания между металлизованным слоем и нитридной керамикой алюминия может быть до 24 МПа, а и ZRO2, генерируемый во время реакционного процесса, также может ускорить окисление ALN, что способствует реакции.

Толщина металлического слоя после спекания TFC, как правило, составляет 10 ~ 20 мкм, а минимальная ширина линии составляет 0,1 мм. Из -за зрелой технологии, простого процесса и низкой стоимости TFC использовался в светодиодной упаковке с низкой графической точностью. В то же время TFC имеет некоторые недостатки, такие как низкая графическая точность (ошибка ± 10%), на стабильность покрытия легко влияет однородность суспензии, плохая линейная плоская (выше 3 мкм) и адгезия нелегко контролировать, поэтому его диапазон применения. ограничен.

1.3 Метод прямой связи медной (DBC)

DBC - это метод металлизации соединения медной фольги на керамической поверхности (в основном AL2O3 и ALN), который представляет собой новый процесс, разработанный с технологией упаковки чипа на борту (COB). Основной принцип состоит в том, чтобы ввести кислород между Cu и Ceramic, а затем образовать эвтектическую жидкую фазу в 1065 ~ 1083 ℃, а затем реагировать с керамической матрицей и медной фольгой, образуя CualO2 или Cu (ALO2) 2 и реализуйте связь между медной фольгой и матрицей под действием промежуточной фазы. Поскольку AL N является керамикой, не оксидной, ключом к покрытию меди на ее поверхности является образование переходного слоя Al2O3 на ее поверхности и реализации эффективной связи между медной фольгой и керамикой матрицы под действием переходного слоя [22].

Введение кислорода является очень важным шагом в процессе DBC. Время окисления и температура окисления являются двумя наиболее важными параметрами в этом процессе, которые оказывают очень важное влияние на силу связывания между керамикой и медной фольгой после связи. Когда время окисления и температура окисления фиксируется, матрица AL2O3 без предварительной окисления в процессе связи с медной фольгой, поскольку кислород трудно проникнуть в раздела медную фольгу и керамический субстрат, жидкая фаза Cu/O Плохая смачиваемость на подложке, и, наконец, большое количество отверстий и дефектов останется на интерфейсе. После того, как матрица предварительно окислена, достаточное количество подачи кислорода может быть предоставлено в то же время, что и покрытие, поэтому жидкая фаза Cu/O имеет хорошую смачиваемость на керамической матрице и медной фольге, межфазные полости и дефекты значительно снижаются, и и Сила связывания между медной фольгой и матрицей также является более твердой. Для ALN, поскольку ALN является сильным соединением ковалентной связи, смачиваемость жидкой фазы Cu/O плохая. Когда на его поверхности применяется медная медь, смачиваемость жидкой фазы Cu/O на керамической матрице должна быть усилена за счет модификации поверхности, чтобы обеспечить силу связывания медной фольги и матрицы. В настоящее время общая практика состоит в том, чтобы использовать предварительное окисление для формирования определенной толщины, равномерной дисперсии и плотной структуры пленки Al2O3 на поверхности Aln. Из -за несоответствия между коэффициентом теплового расширения матрицы алюминия и алюминиевой нитусной силой, сила связывания двухфазного границы раздела может ухудшаться из -за существования внутреннего напряжения при комнатной температуре, поэтому качество пленки является ключом к успеху последующего покрытия. В целом, для достижения эффективной комбинации двух, необходимо уменьшить внутреннее напряжение между фазами Aln и Al2O3, путем как можно больше уменьшить толщину пленки под предварительной предпосылкой обеспечения плотности оксидной пленки Полем Jing Min et al. [23] провели систематическое исследование процесса DBC и получили керамический субстрат DBC с прочностью кожуры выше 6,5 Н / мм и теплопроводностью 11,86 Вт / (M · K) путем шероховатости керамической поверхности расплавленным NaOH. Xie Jianjun et al. [24] подготовили материалы Cu/Al2O3 и Cu/Aln Ceramic Substrate с технологией DBC. Прочность на соединение между медной фольгой и керамической подложкой Aln превышала 8,00 Н /мм, и между медной фольгой и керамикой Aln был переходный слой с толщиной около 2 мкм. Его компоненты в основном составляют соединения Al2O3, CualO2 и Cu2O, а межфазная сила связи Cu/Aln постепенно увеличивается с повышением температуры связи. Akara-Slimane et al. [25] использовали процесс DBC для приготовления керамического субстрата нитрида алюминия в условиях вакуума, когда температура составляла 1000 ℃, а давление составляло 4-12 МПа, а прочность на очистку-до 32 МПа.

Медная фольга имеет хорошую электрическую и теплопроводность, а глинозем не только обладает хорошей теплопроводностью, сильной изоляцией, высокой надежностью, но также может эффективно контролировать расширение комплекса Cual2O3-CU, так что DBC Ceramic Substrat Полем Он широко использовался в пакете теплового управления IGBT, LD и CPV. Поскольку священная медная фольга с горячим оттенком DBC, как правило, толще, от 100 до 600 мкм, они имеют сильную способность к току и имеют очевидные преимущества в области IGBT и LD-упаковки [26].

Хотя DBC имеет много преимуществ в применении практического инженера, он также имеет следующие недостатки: (1) процесс DBC требует введения кислородных элементов в условиях высокой температуры для создания эвтектической реакции Cu и Al2O3, что требует высокого контроля оборудования и процессов, а также Стоимость производства субстрата высока; (2) микро-пары легко генерируются между слоями Al2O3 и Cu, и будет затронуто тепловое сопротивление субстрата; (3) Толщина поверхностной медной фольги DBC, как правило, более 100 мкм, а минимальная ширина линии поверхностной картины, как правило, превышает 100 мкм, что не подходит для производства тонких линий.

1.4 Прямая алюминиевая связь (DAB)

Способ прямого алюминиевого покрытия заключается в использовании алюминия в жидком состоянии керамики, которая имеет хорошую смачиваемость для достижения применения двух. Когда температура повышается выше 660 ℃, твердое алюминиевое сжижение, когда жидкий алюминий смок на поверхности керамики, с уменьшением температуры, алюминия непосредственно на керамической поверхности, обеспечиваемой ростом кристаллизации кристаллического ядра, охлаждением до комнатной температуры для достижения комбинации из двух. Поскольку алюминий более активен, легко окислять пленку Al2O3 в условиях высокой температуры и существует на поверхности жидкого алюминия, что значительно снижает смачиваемость жидкого алюминия на керамической поверхности, что затрудняет достижение применения, поэтому он должен быть удаленным перед применением или применением в условиях без кислорода. Peng Rong et al. [23,27] приняли метод литья графитовой матрицы, чтобы положить чистый жидкий алюминий на поверхности субстрата Al2O3 и подложки ALN под давлением, а пленка Al2O3 оставалась в полости формы из -за отсутствия текучести. После охлаждения подложка DAB готовили с звуковым покрытием.

Поскольку смачиваемость жидкого алюминия на керамической поверхности является ключом к успеху или неудаче DAB, ученые дома и за рубежом провели много исследований по сбои. Когда Караслиман [25] использовал алюминий в качестве промежуточного слоя для связывания al n/al/fe, он указал, что определенное давление должно быть применено в процессе покрытия, чтобы сломать слой Al2O3, появляющийся на поверхности жидкого алюминия, чтобы осознавать Эффективное покрытие алюминия нитридом алюминия и железом. Приведенное выше соображение является физическим покрытием, то есть химической реакции на границе алюминия/керамики, поэтому прочность связи между алюминием и керамикой зависит от механического сотрудничества за замком, вызванной увеличением шероховатости между ними и связыванием Сила относительно невелика по сравнению с DBC. Тем не менее, комбинация между ними не имеет второй фазы генерации и имеет преимущество низкого напряжения границы раздела и высокой теплопроводности по сравнению с DBC. Перед покрытием алюминия поверхностная обработка керамики для увеличения прочности покрытия является очень ключевым процессовым звеном.

Имай [28] обнаружил, что шероховатость поверхности керамического субстрата сильно влияет на производительность покрытия, а поддержание определенной шероховатости является необходимым условием для улучшения прочности покрытия. Следовательно, как лечить керамический субстрат, чтобы изменить его шероховатость, является ключом к улучшению силы связи между алюминиевым и керамическим. Lin et al. [29] изучали температуру связи и свойства Al2O3/Al/Al2O3 и подготовил подложку DAB с высокой прочностью связывания и теплопроводностью 32 Вт/(M · K) при 1100 ℃. Jing Min et al. [23] сначала образовала стабильную фазу Cu Al2O4 путем спекания Cu2O на подложке Al2O3, и на поверхности подложки была образована медная пленка при снижении H2 при 1 000 ℃. Наконец, контакт между кислородом и металлическим алюминием выделяли с помощью активного металлического магния и защиты тонера в вакуумной среде. Керамический субстрат DAB с силой связывания Al/Al2O3 до 11,9 МПа была подготовлена ​​с помощью эвтектического покрытия при 760 ℃.

DAB Ceramic Substrate обладает хорошей тепловой стабильностью, масса может быть уменьшена на 44% по сравнению с DBC той же структуры, способность связывания алюминиевого проволоки хороша, тепловое напряжение между алюминиевым/керамическим годы. Подложка AL2O3-DAB и субстрат AlN-DAB обладает превосходными характеристиками теплопроводности, хорошей устойчивости к усталости с тепловым шоком, превосходной тепловой стабильностью, световой структурной и хорошей способностью алюминиевого провода. Модуль силового устройства, основанный на подложке DAB, был успешно применен в японской автомобильной промышленности. В настоящее время много исследовательских работ было проведено по технологии DAB в домашних условиях и за рубежом, но исследования деталей алюминия/керамического интерфейса недостаточно глубоко [4]. Из -за строгих ограничений на содержание кислорода DAB имеет более высокие требования для управления оборудованием и процессами, а стоимость производства субстрата выше. И толщина алюминия, связанного с поверхностью, обычно составляет более 100 мкм, что не подходит для производства тонких линий, а его продвижение и применение, следовательно, ограничены.

1,5 метод тонкой пленки (прямая медь, DPC)

Метод тонкой пленки - это процесс, в котором металлический слой образуется на керамической поверхности путем физического осаждения паров (испарение вакуума, размахивание магнетрона и т. Д.), А затем слой металлической цепи образуется маской и травлением. Среди них физическое осаждение паров является наиболее распространенным процессом производства пленки [30].

Физическое осаждение паров состоит из слоя из 3 ~ 5 мкм металлической пленки на керамической поверхности путем испарения или распыления в качестве проводящего слоя керамического субстрата. Прочность на интерфейс - это техническое узкое место субстрата DPC из -за термического циклического разрушения медного слоя и керамического слоя. Сила связи керамической и металлической пленки, сварка металлической пленки и чипа и проводимость самой металлической пленки являются тремя важными показателями для измерения качества пленки. Сила связи между металлической пленкой и нитридом алюминия определяет практическую и надежность керамического субстрата пленки, в то время как сила связывания влияет сила ван -дер -ваальса, химическая сила связывания, диффузионная адгезия, механическая блокировка, электростатическое притяжение и внутреннее напряжение Сама пленка, среди которых диффузионная адгезия и сила химической связи являются основными факторами. Следовательно, необходимо выбрать Al, Cr, Ti, Ni, Cu и другие металлы с высокой активностью и хорошей диффузионной производительностью в качестве переходного уровня. Проводящий слой осуществляет функции электрического соединения и сварки, поэтому необходимо выбрать металлические материалы, такие как Au, Cu и Ag, с низким удельным сопротивлением, высокой температурной сопротивлением, стабильными химическими свойствами и малым коэффициентом диффузии [31]. Zhang Xuebin [32] изучал процесс приготовления керамического субстрата DPC, и результаты показали, что прочность на соединение может быть улучшена с использованием сплава W/Ti в качестве переходного слоя. Когда толщина переходного слоя составляла 200 нм, прочность на соединение приготовленной тонкой пленки Al2O3 керамического субстрата превышала 97,2N. Кроме того, в дополнение к приготовлению тонких пленок путем физического отложения из паров, некоторые ученые получили тонкие пленки из меди на поверхности керамики путем электрополомы. Xue Shengjie et al. [13] из Университета Чунцина использовал метод покрытия электролезного покрытия для оптимизации различных параметров процесса. Керамический субстрат с силой связывания 18,45 н.

По сравнению с другими методами металлизации поверхности керамической поверхности, процесс DPC имеет низкую рабочую температуру, как правило, ниже 300 ° C, что снижает стоимость производственного процесса и эффективно избегает побочных эффектов высокой температуры на материал. Подложка DPC использует технологию Huang Guanging для производства графической схемы, ширину линии можно контролировать в 20 ~ 30 мкм, поверхностная плоскостность может достигать 3 мкм или менее, а ошибка точности графики может контролироваться в пределах ± 1%, что очень подходит для Электронная упаковка устройства с высокой точностью цепи. В частности, верхние и нижние поверхности керамического субстрата могут быть взаимосвязаны после резки отверстий и заполнения меди через отверстия подложки DPC лазером, что отвечает тем самым требованиям к трехмерной упаковке электронных устройств. DPC не только уменьшает объем пакета, но и эффективно улучшает интеграцию пакета. Хотя DPC Ceramic Substrate имеет вышеуказанные преимущества, он также имеет некоторые недостатки, такие как ограниченная толщина гальванизированного медного слоя, большое загрязнение жидкости гальванизации, низкая прочность на металлическом слое и керамику и низкую достоверность в применении продукта.

2 Сравнение эффективности и тенденция развития керамического субстрата

2.1 Сравнение производительности керамического субстрата

В дополнение к функции электрического соединения и рассеивания тепловой диссипации, субстрат рассеивания тепловой упаковки типа питания также необходимо иметь определенную изоляцию, теплостойкость, сопротивление давлению и производительность сопоставления тепла. Поскольку керамический субстрат обладает превосходной теплопроводностью и изоляцией, он обладает заметными преимуществами в применении электронных компонентов Power и является одним из основных направлений разработки электронного подложки охлаждения электронного охлаждения упаковки в будущем [33]. Основные характеристики LTCC, HTCC, TFC, DBC, DBA, DPC Process Ceramic субстратов показаны в таблице 1.

Таблица 1 Основные характеристики и сравнение производительности различных керамических субстратов

До сих пор Кри, Осрам, Филипс и Ничия и другие международные ведущие производители и домашние Цзянси Цзингруи, Йимей Сингунг, Технология Хучэн, Фошан Гусинг, Шэньчжэнь Руфенг, Гуанчжоу Хонгли, Нинбо -Шенгпу и другие предприятия запустили Ceramic Power Electronic Products. В настоящее время из -за технических возможностей производственная стоимость керамического субстрата все еще высока. Тем не менее, можно предсказать, что с непрерывным прорывом технических узких мест и непрерывным улучшением интеграции упаковки, принятие рынка керамических субстратов будет все более улучшенным, а электронные продукты с использованием керамики в качестве упаковочных подложков будут все более богатыми.

2.2 Тенденция развития керамического субстрата

Керамический субстрат имеет низкий коэффициент термического расширения, хорошей теплопроводности и изоляции и стал признанным наиболее перспективным материалом для рассеивания тепла в отрасли. В некоторых случаях он постепенно заменяет металлический субстрат и становится предпочтительным раствором теплового управления для рассеивания теплового рассеяния мощных электронных компонентов [34].

Как упомянуто выше, технология производства керамических субстратов, в настоящее время применяемая к мощной электронной компонентной упаковке, имеет в общей сложности HTCC, LTCC, TFC, DBC, DAB, DPC Six видов, из которых металлический порошок в процессе HTCC в основном Тунгстен, молибден , марганец и другие металлы с высокой точкой плавления, но плохая электрическая проводимость, и его стоимость производства высока, поэтому он, как правило, меньше используется. Процесс LTCC. Из -за добавления низкой теплопроводности стеклянных материалов в суспензии его теплопроводность составляет всего 2 ~ 3 Вт/ (M · K) по сравнению с обычными преимуществами MCPCB, не очевидны. В то же время линейная графика HTCC и LTCC производится с помощью технологии толстой пленки (TFC), которая имеет недостатки грубой поверхности и неточного выравнивания. Кроме того, в процессе спекания существует также проблема непоследовательной усадки керамической зеленой заготовки, которая в определенной степени ограничивает разрешение процесса совместной керамики.

Из-за плохой смачиваемости медной жидкой фазы на керамической поверхности в процессе DBC необходимо вводить в условиях высокой температуры в условиях высокой температуры для достижения покрытия медной фольги и матричной керамики, а микро-пары легко генерируются на поверхности границы раздела, на поверхности границы раздела, на поверхности границы,, на поверхности границы,, на поверхности границы,, на поверхности границы,, на поверхности границы,, на поверхности границы,, на поверхности границы раздела, поверхность границы раздела, поверхность раздела, на поверхности границы раздела, на поверхности границы раздела, поверхность границы раздела, раздела, поверхность границы раздела и матричная керамика, и микро-пары легко генерируются на поверхности границы раздела, и матричная керамика, а микро-пары легко генерируются на поверхности границы раздела, и матричная. который имеет высокое оборудование и технические требования, и все еще находится в центре внимания исследований внутренних и иностранных исследователей. Алюминий в процессе DAB легко окислять при высокой температуре, что повлияет на смачиваемость жидкого алюминия на керамической поверхности, и применение необходимо выполнять в условиях без кислорода, поэтому требования к оборудованию и технологии также относительно являются относительно В настоящее время резкая и крупномасштабная индустриализация не была реализована. В настоящее время, западные развитые страны, Япония, Южная Корея имеют технологии DBC и DAB и преимущества на рынке. Некоторые научные научно -исследовательские институты в Китае также провели некоторую исследовательскую работу по DBC и DAB и совершили определенные технические прорывы, но все еще существует определенный пробел по сравнению с международным расширенным уровнем, продукты в основном используются в IGBT (изолированные биполярные диоды) и и и LD (лазерный диод) и другая упаковка устройства питания. Из -за толстого проводящего слоя DBC и DAB преимущества двух субстратов, применяемых к светодиодной упаковке, не очевидны.

Процесс DPC решает проблему плохой смачиваемости медной фольги на керамической поверхности путем введения металла переходного слоя на керамической поверхности и успешно реализует металлизацию керамической поверхности на предпосылке обеспечения силы связывания между проводящим слоем и керамическим подложкой. DPC Ceramic Substrate не только обладает превосходной электрической проводимостью, но также имеет высокую точность линии и плавность поверхности, что очень подходит для светодиодной облицовки и эвтектического процесса светодиодной упаковки и достигла индустриализации с точки зрения производственной шкалы и в настоящее время является наиболее способной Удовлетворяйте потребности, приведенные к высокой мощности, высокой плотности света и направлению небольшого размера разработки подложки охлаждения керамической упаковки. В настоящее время в китайском регионе Тайваня занимает монопольную позицию по основной технологии DPC, составляя 80% доли мирового рынка продуктов и является основным поставщиком субстратов керамического охлаждения для гигантов полупроводниковых осветительных промышленности, таких как Cree, Lumileds и Osram в Германии. В настоящее время, с постоянным увеличением исследований и разработок, технология субстрата DPC на материке также совершила прорывы, что также может удовлетворить потребности мощной светодиодной упаковки для рассеивания тепла в определенной степени.

На фоне непрерывного прорыва в сфере технологии производственного процесса, хрупкость керамического субстрата является неоспоримым фактом, как использовать свою превосходную теплопроводность, чтобы обеспечить решения для управления тепловой диссипацией для быстро развивающейся светодиодной промышленности и избежать растрескивания из -за чрезмерной хрупкости. В процессе производства и использования также практическая проблема, которую нельзя игнорировать. Lejian Technology (Zhuhai) Co., Ltd. использует лазерную режущую или шлифовальную режущую ручку для разрезания больших кусочков керамики на несколько мелких кусочков и избирательно имплантированные в структуру FR4, используя процесс нажатия для объединения керамики и FR4 вместе, чтобы сформировать композитную тепловой рассеивающую структуру. Среди них керамика действует как канал рассеивания тепла чипа, так что тепло, генерируемое электронными компонентами во время рабочего процесса, может быть быстро дифференцировано во внешнее мир вдоль керамики, чтобы избежать надежности вызванных компонентов Благодаря плохим рассеиванию тепла, что приводит к риску преждевременного сбоя, как показано на рисунке 1 и на рисунке 2. Эта конструкция не только сохраняет функцию рассеивания тепла керамике, но также решает проблему хрупкой керамики. В то же время обработка может быть достигнута на FR4, что значительно снижает высокую стоимость резки чистой керамики. В настоящее время этот вид составного субстратного материала был применен к определенной шкале в полях мощного светодиода и IGBT.

3 заключительные замечания

Теплозное рассеяние является ключевой технической проблемой в разработке электронных компонентов питания. Ввиду высокой мощности, небольшой размер, легкий вес стал будущей тенденцией развития электронной компонентной упаковки, керамической подложки в дополнение к превосходным характеристикам теплопроводности, но также имеет хорошую изоляцию, термостойкость, сопротивление давлению и хорошие характеристики теплового сопоставления с Чип стал первым выбором для средней и высококачественной электронной компонентной упаковки тепло. Процесс металлизации поверхности керамической подложки является важной связью для реализации использования керамики в упаковке электронных компонентов мощности. Метод металлизации определяет производительность, стоимость производства, выход продукта и диапазон применения керамического субстрата.