Подложки DBC Direct Bonded Copper

Tехнология DBC (Direct Bond Copper) – является одной из самых эффективных по присоединению 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.

 

К особенностям данной металлизации можно отнести отличную паяемость и способность выдерживать многочисленные операции пайки в широком температурном диапазоне (от 180 до 850 °C), а так же низкий коэффициент теплового расширения, что обеспечивает сохранение характеристик изделия при термоциклирования (до 50 000 циклов).

 

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.

 

 

Подготовка поверхности AlN

Схема нанесения металлизации

 

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.

 

 

Другие технологии:

Характеристики

Общие 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

 

 

Возможные варианты финишных покрытий

 

Английская аббревиатура

Описание на русском

Толщина слоя

HASL (Hot Air Solder Leveling)

свинцовое горячее лужение

от 15 до 25 мкм

HAL (Hot Air Leveling) Lead free (Pb free)

бессвинцовое горячее лужение

от 15 до 25 мкм

ENIG (Electroless Nickel/Immersion Gold)

химический никель+иммерсионное золото по маске

Ni от 3 до 8 мкм,

Au от 0,08 до 0,15

Flash Gold

покрытие аналогично ENIG, но маска накладывается по золоту

Ni от 3 до 8 мкм,

Au от 0,08 до 0,15 мкм

Immersion Tin

иммерсионное олово

от 0,8 до 1,2 мкм

Immersion Silver

иммерсионное серебро

от 0,05 до 0,20 мкм

OSP (Organic Solderability Preservative) Entek plus

органическое защитное покрытие

от 0,2 до 0,6 мкм

Soft Gold

«мягкое золото», применяется для ультразвуковой приварки тонких золотых и алюминиевых проводников при монтаже кристаллов непосредственно на плату

Ni от 3 до 8 мкм,

Au от 0,2 до 0,5 мкм

HARD GOLD for Edge Connectors

гальваническое золочение ламелей краевых разъемов

Ni от 3 до 8 мкм,

Au от 1,5 до 3 мкм

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.

 

 

Примеры металлизации: