Seria de substrat ceramic - Substrat ceramic de cupru cu legătură directă (DBC).
Odată cu dezvoltarea tehnologiei electronice, nivelul de integrare al cipurilor continuă să crească, iar cablajul circuitului devine mai fin. Ca rezultat, puterea disipată pe unitate de suprafață crește, ceea ce duce la creșterea generării de căldură și la potențiale defecțiuni ale dispozitivului.Substrat ceramic de cupru Direct Bond Copper (DBC).a devenit un material de ambalare electronic important datorită conductibilității sale termice și conductibilității electrice excelente, în special în modulele de putere (IGBT) și modulele electronice de putere integrate.
I. Dezvoltarea procesului DBC
Tehnologia DBC se bazează în principal pe metalizarea substraturilor ceramice de alumină și a fost introdusă pentru prima dată în anii 1970 de JF Burgess și YS Sun. La mijlocul anilor 1980, echipa de cercetare DBC de la General Electric (GE) din Statele Unite a făcut tehnologia practică.
După ani de dezvoltare, această tehnologie a făcut progrese semnificative nu numai în procesele de preparare, ci și în rezistența aderării și durata de viață la oboseală ciclică termică. De asemenea, a înregistrat progrese substanțiale în domeniul ambalajelor electronice.
II. Principiile procesului DBC
Direct Copper Bonding este o metodă de metalizare care leagă direct folie de cupru pe suprafața substraturilor ceramice (în principalAl2O3șiAlN). Principiul de bază este de a introduce oxigen în interfața dintre cupru și ceramică și apoi de a forma o fază lichidă eutectică Cu/O la 1065~1083℃, care reactioneaza cu baza ceramica si folia de cupru pentru a genera CuAlO2 sau Cu(AlO2)2, si realizeaza lipirea intre folia de cupru si substrat cu ajutorul fazei intermediare. Deoarece AlN este o ceramică non-oxidică, cheia depunerii cuprului pe suprafața sa este formarea unui strat de tranziție de Al2O3, care ajută la obținerea unei legături eficiente între folia de cupru și substratul ceramic. Folia de cupru utilizată în lipirea prin presa la cald DBC este în general groasă, variind de la 100 la 600 μm și are o capacitate puternică de purtare a curentului, ceea ce o face potrivită pentru aplicațiile de etanșare a dispozitivelor în medii extreme, cum ar fi temperaturi ridicate și curent ridicat. Este un dispozitiv standard bine stabilit în domeniulAmbalaj IGBT și LD, dar lățimea minimă a liniei pe suprafețele DBC este în general mai mare de 100μm, ceea ce o face nepotrivită pentru producerea de circuite fine.
Proces de preparare pentru substrat ceramic DBC
III.Performanța de Substrat ceramic DBC
Substratul ceramic DBC posedă caracteristicile de conductivitate termică ridicată, izolație electrică ridicată, rezistență mecanică ridicată și expansiune scăzută, tipice ceramicii. De asemenea, combină conductivitatea electrică ridicată și lipibilitatea excelentă a cuprului fără oxigen, permițând gravarea diferitelor modele.
1. Performanță excelentă de izolare:
Folosirea substraturilor DBC ca purtători de cip izolează eficient cip-ul de baza de disipare a căldurii a modulului. Stratul ceramic Al2O3 sau stratul ceramic AlN din substratul DBC îmbunătățește capacitatea de izolație a modulului (tensiunea de izolație>2,5KV).
2. Conductivitate termică remarcabilă:
Substraturile DBC au o conductivitate termică excelentă. În funcționarea modulelor IGBT, pe suprafața cipului este generată o cantitate semnificativă de căldură. Această căldură poate fi transferată eficient prin substratul DBC la baza de disipare a căldurii a modulului, care este condusă în continuare către radiatorul prin unsoare termică, realizând disiparea generală a căldurii modulului.
3. Coeficient de dilatare termică similar cu siliciul:
Substraturile DBC au un coeficient de dilatare termică similar (7,1 ppm/K) cu siliciul (materialul principal al cipurilor). Această asemănare previne deteriorarea prin stres a cipurilor. Substraturile DBC prezintă proprietăți mecanice excelente, rezistență la coroziune și deformare minimă, permițând o gamă largă de aplicații de temperatură.
4.Rezistență mecanică bună: Folia groasă de cupru și materialele ceramice de înaltă performanță oferă substraturilor DBC rezistență mecanică și fiabilitate bune.
5.Capacitate puternică de purtare a curentului: Datorită proprietăților electrice superioare ale conductorilor de cupru și a capacității lor mari de purtare a curentului, substraturile DBC pot suporta o capacitate mare de putere.
IIII.Aplicații ale substratului ceramic DBC
Substraturile ceramice DBC au o gamă largă de aplicații, inclusiv module LED albe de mare putere, ambalaje pentru dispozitive LED UV/UV adânc, diode laser (LD), senzori auto, imagini termice în infraroșu frigorific, comunicații optice 5G, răcitoare de ultimă generație, fotovoltaice concentrate (CPV), dispozitive RF cu microunde și dispozitive electronice de putere (IGBT), printre multe alte domenii. Deși au apărut noi tipuri de substraturi ceramice precum AMB și DBA, aceasta nu înseamnă că pot înlocui complet DBC. Fiecare are propriile scenarii de aplicare în ceea ce privește puterea și costul, iar DBC are încă un potențial semnificativ de piață.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. este un furnizor reputat și de încredere specializat în producția și vânzarea de piese ceramice tehnice. Oferim producție personalizată și prelucrare de înaltă precizie pentru o serie largă de materiale ceramice de înaltă performanță, inclusiv ceramică de alumină, ceramică din zirconiu, nitrură de siliciu, carbură de siliciu, nitrură de bor, nitrură de aluminiu și sticlă ceramică prelucrabilă. În prezent, piesele noastre ceramice se găsesc în multe industrii precum mecanică, chimică, medicală, semiconductoare, vehicule, electronice, metalurgie etc. Misiunea noastră este să oferim piese ceramice de cea mai bună calitate pentru utilizatorii la nivel mondial și este o mare plăcere să vedem ceramica noastră. piesele funcționează eficient în aplicațiile specifice ale clienților. Putem coopera atât la prototip, cât și la producția de masă, bine ați venit să ne contactați dacă aveți cerințe.
