Yleiskatsaus keraamisten jäähdytyslevyalustojen yleisiin metallointiprosesseihin ja sovelluksiin

Sähkötekniikan edistyessä kohti suurempaa tehotiheyttä, korkeampaa taajuutta ja pienentämistä, lämmönhallinnasta on tullut keskeinen järjestelmän suorituskykyä ja luotettavuutta rajoittava tekijä. Keraamisista substraateista, joilla on erinomainen lämmönjohtavuus, sähköeristys, korkea lämpötilankesto ja lämpölaajenemisen yhteensopivuusominaisuudet, on tullut keskeisiä kantajia tehopuolijohteiden ja huippuluokan elektroniikkapakkausten{2}} kannalta. Erityisesti avainprosessien, kuten alumiinin metalloinnin, tuella keraamiset materiaalit voivat muuttua eristysaineista erittäin luotettaviksi sähköisiksi liitäntärakenteiksi, joilla on keskeinen rooli nykyaikaisissa elektroniikkajärjestelmissä.

 

Sintrauksen jälkeen keraamiset alustat on metalloitava johtavan kerroksen muodostamiseksi, mikä mahdollistaa sähköliitännät sirun ja ulkoisten piirien välillä. Nykyiset valtavirran tekniikat voidaan jakaa kahteen pääluokkaan: tasomaiseen metallointiin ja kolmiulotteiseen yhteispoltettuun-metallointiin. Näiden joukossa alumiinikeramiikan metallointiprosessi on luonut kypsän sovellusperustan tehoelektroniikassa, viestintälaitteissa ja uusissa energiaajoneuvoissa.

 

 

 

Tasomaiset keraamiset alustat muodostavat tyypillisesti johtavia kerroksia kaksiulotteisille pinnoille käyttämällä menetelmiä, kuten sputterointia, haihdutusta, galvanointia tai kemiallista pinnoitusta. Tämä prosessi on kypsä, kustannustehokas ja soveltuu massatuotantoon, joten se on yleisin ratkaisu sähkösovelluksiin tarkoitetun metalloidun keramiikan alalla.

 

1. DPC (Directly Plated Ceramic) -prosessi

Puolijohdemikrovalmistukseen perustuva DPC-tekniikka mahdollistaa korkean{0}}tarkkuuden piirien valmistuksen sputteroimalla siemenkerroksia, siirtämällä valolitografisia kuvioita ja galvanointia. Tällä tekniikalla voidaan saavuttaa hienoja viivoja 20–30 μm:n tasolla, mikä tarjoaa erittäin korkean kuvion resoluution ja kohdistustarkkuuden. Samanaikaisesti se käyttää matalan lämpötilan prosesseja, mikä estää tehokkaasti lämpörasituksen vaikutuksen materiaalirakenteeseen.

 

DPC sopii erityisen hyvin{0}}integroituviin pakkaussovelluksiin, kuten LED-pakkauksiin, mikroelektronisiin laitteisiin ja korkean Sen metallikerroksen paksuus on kuitenkin rajallinen, galvanoinnin tasaisuuden hallinta on haastavaa ja prosessin stabiiliudelle asetetaan korkeat vaatimukset.

 

2. DBC (Direct Copper Ceramic) -prosessi

DBC-prosessilla saavutetaan metallurginen sidos kuparin ja keramiikan välille eutektisen reaktion kautta korkeissa lämpötiloissa, mikä johtaa erittäin korkeaan sidoslujuuteen ja erinomaiseen lämmönjohtavuuteen. Sen kuparikerroksen paksuus vaihtelee laajasti (120–700 μm), mikä täyttää suuren virransiirron vaatimukset ja tekee siitä yhden kypsimmistä ratkaisuista teholaitteiden pakkaamiseen.

 

Tätä tekniikkaa käytetään laajalti IGBT-moduuleissa, virtalähdelaitteissa ja muilla aloilla, mikä edustaa sähkökomponenttien metalloidun alumiinioksidikeramiikan tyypillistä sovellusta. Sen viivanleveyden tarkkuus on kuitenkin suhteellisen alhainen, ja rajapinnan mikrohuokoset voivat vaikuttaa luotettavuuteen lämpökiertoolosuhteissa, mikä rajoittaa sen käyttöä erittäin -tarkkuuspakkauksissa.

 

3. AMB (Active Metal Bonding) -prosessi

AMB-teknologia ottaa käyttöön aktiivisia elementtejä, kuten Ti:tä, sisältävän juotteen, joka saa aikaan vahvan rajapinnan sidoksen keramiikan ja metallin välille keskipitkissä ja korkeissa lämpötiloissa, mikä vähentää tehokkaasti lämpölaajenemishäiriön aiheuttamia jännitysongelmia. Verrattuna perinteiseen DBC:hen, se on ylivoimainen luotettavuus korkeissa-lämpötiloissa.

 

Tämä prosessi soveltuu korkean tehotiheyden ja korkean lämpötilan{0}}käyttöympäristöihin, kuten uusien energiaajoneuvojen tehomoduuleihin ja kolmannen-sukupolven puolijohdelaitteiden pakkauksiin, ja se on tärkeä suunta lujien metalloitujen keraamisten komponenttien kehitykselle. Sillä on kuitenkin korkeat vaatimukset prosessiympäristölle (tyhjiö tai suojakaasu) ja materiaalijärjestelmälle, mikä johtaa suhteellisen korkeisiin kustannuksiin.

 

 

 

Kun pakkausrakenteet kehittyvät kohti kolmiulotteista integraatiota, kolmiulotteisista keraamisista substraateista, joissa on ontelorakenteita ja moni-kerroksisia yhteenliittämismahdollisuuksia, tulee vähitellen tärkeitä kantajia korkealaatuisille-pakkauksille. Tämän tyyppisessä tekniikassa käytetään yhteispoltettua keramiikkaa ytimenä, mikä mahdollistaa suuren-tiheyden johdotuksen ja hermeettisesti suljetun pakkauksen, ja sitä käytetään laajalti erittäin-luotettavissa elektroniikkajärjestelmissä.

 

1. HTCC (korkeassa-lämpötiloissa-poltettu keramiikka)

HTCC käyttää korkean-sulamispisteen-metallitahnoja (kuten volframia ja molybdeeniä) ja keraamisia materiaaleja, jotka on poltettu yhdessä yli 1500 asteen lämpötiloissa yhtenäisen rakenteen muodostamiseksi. Sillä on erinomainen mekaaninen lujuus ja korkea lämpötilankesto-, joten se sopii elektroniikkapakkauksiin äärimmäisissä ympäristöissä.

 

Tätä tekniikkaa käytetään laajalti sotilas-, ilmailu- ja{0}}suurtehomoduuleissa, ja se on tyypillinen metallisoidun keraamisen kotelon ratkaisu tehopuolijohteisiin. Sen valmistuskustannukset ovat kuitenkin korkeat, ja sen johtavuus on suhteellisen rajallinen, minkä vuoksi se ei sovellu korkeataajuisiin-tarkkuuspiireihin.

 

2. LTCC (alhaisessa-lämpötiloissa-poltettu keramiikka)

LTCC käyttää matalan lämpötilan{0}}sintrausmateriaalijärjestelmää (<950℃), allowing it to be co-fired with highly conductive metals such as gold, silver, and copper. It possesses excellent electrical properties and high design flexibility. Its linewidth can be as low as 50μm, making it suitable for high-frequency, high-speed, and miniaturized packaging requirements.

 

5G-viestinnässä, tutkajärjestelmissä ja suurtaajuisissa moduuleissa LTCC:stä on tullut yksi yleisimmistä ratkaisuista, jota käytetään laajalti alumiinioksidimetallisoidussa keramiikassa elektroniikkasovelluksiin. Sen haittapuoli on, että sen mekaaninen lujuus ja lämmönjohtavuus ovat hieman alhaisemmat kuin HTCC-järjestelmien.

 

 

Sovelluksen näkökulmasta erilaisilla metallointiprosesseilla on kullakin omat etunsa:

 

DPC: Erittäin tarkka, pienikokoinen pakkaus → Mikroelektroniikka, LED

DBC: Korkea lämmönjohtavuus, suuri virta → Tehomoduulit, IGBT:t

AMB: Korkea luotettavuus, korkean{0}}lämpötilojen kierto → Uudet energiaajoneuvot, SiC/GaN-laitteet

HTCC: Suuri lujuus, korkean lämpötilan kestävyys → Sotilaalliset ja äärimmäiset ympäristöt

LTCC: Korkea taajuus, korkea integraatio → Viestintä ja{0}}nopea elektroniikka

 

Käytännön suunnittelussa on suoritettava kattava valintaprosessi, jossa otetaan huomioon lämmönjohtavuusvaatimukset, virran luokitus, pakkaustiheys ja hinta, jotta saavutetaan optimaalinen suoritustaso. Nämä tekniikat muodostavat yhdessä sähkökomponenttien metallisoidun keramiikan ydinteknologiajärjestelmän.

 

 

 

Keraamisen metallointiteknologian tuleva kehitys keskittyy seuraaviin suuntiin:

 

Korkeampi lämmönjohtavuus (SiC/GaN-laitteille)

Suurempi johdotuksen tarkkuus (mikroni-taso tai jopa nanometri-taso)

Moni{0}}materiaalikomposiitit (huippu-keramiikka, kuten AlN ja Si₃N₄)

Kolmiulotteinen-integraatio ja järjestelmä-in-paketti (SiP)

 

Samalla Alumina Metallized Ceramicsin tarkkuustyöstö- ja rakenteellisen optimoinnin kyvyistä tulee ratkaiseva kilpailuetu tuotteiden lisäarvon lisäämisessä.

 

 

Ammattimaisena valmistajana olemme erikoistuneet alumiinioksidikeraamisten osien tarkkuuskoneistukseen ja erittäin{0}}luotettaviin metallointiratkaisuihin, ja olemme sitoutuneet tarjoamaan asiakkaille integroitua tukea materiaalin valinnasta ja rakennesuunnittelusta metalloinnin toteuttamiseen. Tuotteemme sisältävät metalloidut keraamiset eristysputket,Metallisoivat keraamiset osat, erittäin{0}}tarkkoja rakenneosia ja räätälöityjä pakkausalustoja, joita käytetään laajalti uudessa energia-, tehoelektroniikassa ja huippuluokan{1}}laitteiden aloilla.

 

Hyödyntämällä kypsää prosessijärjestelmäämme ja vakaata valmistuskykyämme, voimme tarjota alumiinioksidimetallikeramiikkaa liimaukseen ja erilaisia ​​toiminnallisia keraamisia komponentteja, jotka täyttävät tiukat sovellusvaatimukset, mikä auttaa asiakkaita saavuttamaan korkeamman suorituskyvyn ja luotettavuuden järjestelmäintegraatioratkaisuja.