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陶瓷基板中DBC和DPC两种工艺有何区别?

2024-03-29

    随着半导体电子技术的发展,陶瓷基板和金属线路层。对于电子封装而言,大功率、小尺寸LED器件的散热要求越来越高,封装基板起着承上启下,连接内外散热通道的主要关键作用,同时兼有电互连和机械支撑等功能。因此成为LED封装散热基板材料的重要选择。

     展至科技陶瓷基板在结构与制作工艺而言,陶瓷基板又是可分为高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)、低温共烧陶瓷基板LTCC)、厚膜陶瓷基板(TFC)直接覆铜陶瓷基板(DBC)直接镀铜陶瓷基板(DPC)等。 

     其中直接覆铜陶瓷基板和直接镀铜陶瓷基板仅有一字之差,那么这两种到底又是什么不同之处。

一、工艺不同

     1. 直接覆铜陶瓷基板(DBC):是在铜与陶瓷之间加入氧元素,在1065~1083℃温度间得到Cu-O共晶液,随后反应得到中间相(CuAIO2或CuAI2O4),从而实现Cu板和陶瓷基板化学冶金结合,最后就是通过光刻技术实现图形制备形成电路。

   DBC可分为3层,中间绝缘材料是AI2O3或AIN。AI2O3的热导率通常为24W/(m-k),AIN的热导率则为170W/(m-k)。DBC基板的热膨胀系数Al2O3/AlN相类似,非常接近LED外延材料的热膨胀系数,可以显著降低芯片与基板间所产生的热应力。

     2.直接镀铜陶瓷基板(DPC):直接镀铜陶瓷基板(DPC)是将陶瓷基板做预处理清洁,利用半导体工艺在陶瓷基板上溅射铜种子层,再经曝光、显影、蚀刻、去膜等光刻工艺实现线路图案,最后再通过电镀或化学镀方式增加铜线路的厚度,移除光刻胶后即完成金属化线路制作。

二、陶瓷基板DBC和DPC工艺区别

   1、直接覆铜陶瓷基板(DBC)

  优点:由于铜箔具有良好的导电、导热能力,而氧化铝能有效控制Cu-Al2O3-Cu复合体的膨胀,使DBC基板具有近似氧化铝的热膨胀系数,因此,DBC具有导热性好、绝缘性强、可靠性高等优点,已广泛应用于IGBT、LD和CPV封装。特别是由于铜箔较厚(100~600μm),在IGBT和LD封装领域优势明显。

  缺点:

  1)制备过程利用了在高温下(1065℃)Cu与Al2O3间的共晶反应,对设备和工艺控制要求高,使基板成本偏高;

  2)由于Al2O3与Cu层间容易产生微气孔,降低了产品抗热冲击性能,这些缺点成为DBC基板推广的瓶颈。

   2、直接镀铜陶瓷基板(DPC)

   优点:

   1)低温工艺(300℃以下),完全避免了高温对材料或线路结构的不利影响,也降低了制造工艺成本;

   2)采用薄膜与光刻显影技术,使基板上的金属线路更加精细(线宽尺寸20~30m,表面平整度低于0.3m,线路对准精度误差小于±1%),因此DPC基板非常适合对准精度要求较高的电子器件封装。

    缺点:

    1)电镀沉积铜层厚度有限,且电镀废液污染大;

       2)金属层与陶瓷间的结合强度较低,产品应用时可靠性较低。