陶瓷基板在半導(dǎo)體封裝器件的應(yīng)用和工藝技術(shù)特點(diǎn)

隨著功率器件（包括LED、LD、IGBT、CPV等）不斷發(fā)展，散熱成為影響器件性能與可靠性的關(guān)鍵技術(shù)。電子封裝是半導(dǎo)體器件制造關(guān)鍵工藝，直接影響到器件性能、可靠性與成本，選用合適的封裝材料與工藝、提高器件散熱能力就成為發(fā)展功率器件的技術(shù)瓶頸。應(yīng)用于高功率器件的封裝基板，不僅要滿足電氣互連、機(jī)械承載的作用，還要有良好的散熱性能。

在各類基板材料中，陶瓷基板具有優(yōu)良的散熱性且其熱膨脹系數(shù)（CET）和芯片相匹配，提高了器件可靠性。但陶瓷本身不導(dǎo)電，需要將其金屬化以滿足電氣互連要求，此外，還需要通過通孔填充技術(shù)實(shí)現(xiàn)基板上下表面互連，從而實(shí)現(xiàn)三維立體封裝。通過金屬化制備的陶瓷基板是高溫、高頻、大功率器件封裝的理想選擇。

陶瓷基板制備技術(shù)根據(jù)工藝不同，可以分成厚膜印刷陶瓷基板(Thick Printing Ceramic,TPC)、薄膜陶瓷基板(ThinFilm Ceramic,TFC)、直接鍵合銅陶瓷基板(Direct Bonded Copper Ceramic,DBC)和直接鍍銅陶瓷基板(Direct Plated Copper Ceramic,DPC)。在平面陶瓷基板中，TFC基板圖形精度高，但金屬層較薄，主要應(yīng)用于小電流光電器件封裝；TPC基板耐熱性好，成本低，但線路層精度差，主要應(yīng)用于汽車傳感器等領(lǐng)域；DBC和AMB基板線路層較厚，耐熱性較好，主要應(yīng)用于高功率、大溫變的IGBT封裝；DPC基板具有圖形精度高、可垂直互連等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于大功率LED封裝。

因此，由于DPC陶瓷基板具備高線路精準(zhǔn)度、高表面平整度、高絕緣及高導(dǎo)熱的特性，在半導(dǎo)體功率器件封裝領(lǐng)域迅速占據(jù)了重要的市場(chǎng)地位，廣泛應(yīng)用于大功率LED、半導(dǎo)體激光器、VCSEL等領(lǐng)域，符合未來(lái)高密度、高精度、高可靠性的發(fā)展方向。

                         (a)DPC 陶瓷基板產(chǎn)品及其(b)截面圖

但DPC陶瓷基板涉及到許多精細(xì)化的加工技術(shù)，需要采用薄膜制造技術(shù)，真空鍍膜法在陶瓷基材上濺射和結(jié)合銅金屬?gòu)?fù)合層，使銅和陶瓷基板具有超強(qiáng)的粘接力，然后利用黃光微陰影的光刻膠進(jìn)行在曝光、顯影、刻蝕和flm去除工藝完成電路生產(chǎn)，最后通過電鍍/化學(xué)鍍?cè)黾与娐返暮穸?。去除光刻膠后，完成金屬化電路制作。整個(gè)制備過程前端采用半導(dǎo)體微加工技術(shù)（濺射鍍膜、光刻、顯影等），后端則采用印刷線路板(PCB)制備技術(shù)（圖形電鍍、填孔、表面研磨、刻蝕、表面處理等），金屬線路層與陶瓷基片的結(jié)合強(qiáng)度以及電鍍填孔技術(shù)是影響DPC陶瓷基板性能的關(guān)鍵。

                                      DPC陶瓷基板制備工藝流程

       可見，不同的工藝制作的陶瓷基板在半導(dǎo)體封裝器件中起著不同的作用，半導(dǎo)體封裝陶瓷基板加工可以根據(jù)不同精度要求選擇適合的工藝，更多陶瓷基板相關(guān)可以咨詢金瑞欣特種電路。