Подложки DBC (Direct Bonded Copper)
Технология DBC (Direct Bond Copper) заключается в присоединении толстой медной фольги, толщиной от 0,125 до 0,700 мм к керамической подложке на основе оксида или нитрида алюминия. Высокие показатели адгезии обеспечиваются за счет эвтектической связи и взаимной диффузии молекул кислорода в зоне контакта меди с керамикой.
DBC технология позволяет создавать платы с топологическим рисунком аналогично технологии травления печатных плат, при этом толстые медные проводники обеспечивают прекрасную токопроводность и теплоотвод от полупроводниковых силовых кристаллов, что необходимо для эффективного охлаждения компонентов электропитания.
Подложки DBC могут работать в температурном диапазоне от -100 до 250° C, имеют способность выдерживать более высокие токи в сравнении с другими методами металлизации, такими как трафаретная печать или электрохимическое покрытие, и обеспечивают более высокую изоляцию напряжения (до нескольких тысяч вольт).
Также, технология позволяет получать платы с переходными отверстиями.
Технология DBC состоит из следующих этапов:
1. Преобразование керамической поверхности за счет ее окисления. Данный этап необходим исключительно для нитрида алюминия;
2. Приведение медной фольги в контакт с керамической подложкой;
3. Спекание медной фольги с керамической подложкой в специальных печах с контролируемым уровнем кислорода. В зоне контакта происходит диффузия кислорода и образование тонкого связующего слоя фольги и керамики.
Технология изготовления плат с использованием DBC технологии состоит из следующих этапов:
1. Спекание медной фольги и керамической подложки;
2. Нанесение резиста;
3. Экспонирование и проявление резиста;
4. Химическое травление топологического рисунка;
5. Лазерное скрайбирование;
6. Окончательное травление меди;
7. Удаление слоя резиста;
8. Формирование финишного покрытия. В качестве финишного покрытия используются слои химического никеля и золота, HASL и др.
Характеристики
|
Характеристика |
Значение |
|
Содержание основного вещества, % |
99,00 |
|
Прочность при статическом изгибе, МПа |
193,90 |
|
Удельное объемное электрическое сопротивление (при 25 оС), Ом•см |
40,00 ∙ 1014 |
|
Тангенс угла потерь (диапазон частот 8-10 ГГц) |
1,50 ∙ 10-4 |
|
Диэлектрическая проницаемость (диапазон частот 8-10 ГГц) |
7,30 |
|
ТКЛР (∙ 10-7 1/оС) в интервале температур, оС |
|
|
20 - 200 |
59,00 |
|
20 - 500 |
70,00 |
|
20 - 900 |
77,00 |
|
20 - 1000 |
80,00 |
|
Пористость, % |
0,07 |
|
Теплопроводность (при 20 оС), Вт/м ∙ град |
21,00 |
|
Эквивалентная теплопроводность, Вт/м ∙ град |
209,50 |
|
Напряжение пробоя, кВ |
15,00 |
Характеристики токопроводящих дорожек
|
Толщина меди, мм |
Расстояние между проводниками, мм |
Ширина проводников, мм | ||
|
Тип. |
Мин. |
Тип. |
Мин | |
|
0,127 |
0,30 |
0,25 |
0,30 |
0,25 |
|
0,20 |
0,50 |
0,40 |
0,50 |
0,40 |
|
0,25 |
0,60 |
0,50 |
0,60 |
0,50 |
|
0,30 |
0,70 |
0,50 |
0,70 |
0,50 |
|
0,40 |
0,80 |
0,60 |
0,80 |
0,60 |
|
0,50 |
0,90 |
0,70 |
0,90 |
0,70 |
Используемые типы керамики
|
Параметр |
Значение |
|
Материал подложки |
Al2O3 (96%), AlN |
|
Максимальный размер подложки, мм |
138 х 188 |
|
Толщина подложки, мм |
0,25; 0,38; 0,5; 0,635; 0,76; 1 |
|
Тангенс потерь (250 oС/1 МГц) |
≤ 3 ∙ 10-4 |
|
Теплопроводность Вт/(м ∙ K) |
> 24 |
|
Диэлектрическая сила |
> 14 |
|
Диэлектрическая постоянная (250oС/1МГц) |
≤ 9,4 |
Допустимые толщины (керамика-проводник)
Для Al2O3
|
Толщина керамики, мкм |
Толщина медного слоя, мкм | ||||
|
0,127 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,40 | |
|
0,25 |
✔ |
✔ |
✔ |
- |
- |
|
0,32 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
- |
|
0,38 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
- |
|
0,50 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
|
0,63 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
|
0,76 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
|
1,00 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
Для AlN
|
Толщина керамики, мкм |
Толщина медного слоя, мкм | |||||
|
0,127 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,40 |
0,50 | |
|
0,25 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
- |
- |
|
0,38 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
- |
- |
|
0,63 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
|
1,00 |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
✔ |
Характеристики медного покрытия
|
Параметр |
Значение |
|
Теплопроводность Вт/(м•K) |
385 |
|
Толщина, мм |
0,07 – 0,4...0,3±0,015 |
|
Химический состав, % |
99,99 |
|
Усилие отрыва, N/мм |
＞6 |
|
Рабочая температура, ℃ |
от -55 до +850 |
|
Шероховатость поверхности Ra, мкм |
≤ 3 |
|
Дефекты травления, мкм |
≤ 30 |
Область применения
- термоэлектрические модули и элементы Пельтье;
- силовые интегральные схемы;
- СВЧ приборы;
- силовые двигатели электровозов;
- медицинское оборудование;
- различные мощные полупроводниковые приборы и их корпусирование;
- автоэлектроника;
- прочие изделия.