電子封裝用高性能陶瓷電路板
【技術背景】
電子封裝是將構成半導體器件的各個部件(芯片、基板和導線等)按規定要求合理布置,通過貼片、打線與焊接等工藝,達到保護芯片,實現器件功能的目的。隨著芯片功率的不斷增加和封裝集成度的不斷提高,散熱成為影響器件性能與可靠性的關鍵。對于半導體器件而言,通常溫度每升高10℃,器件有效壽命降低30-50%。由于芯片一般貼裝在封裝基板(又稱電路板、線路板)上,因此,基板除具備基本的機械支撐與布線(電互連)功能外,還要求具有較高的導熱、耐熱、絕緣、耐壓能力與熱匹配性能。目前常用封裝基板主要分為樹脂基板(印刷線路板、PCB)、金屬基板(MCPCB)和陶瓷基板。其中,陶瓷基板由于具有熱導率高、耐熱性好、高絕緣、耐腐蝕、抗輻射等技術優勢,廣泛應用于功率半導體和高溫電子器件封裝。
【痛點問題】
目前市場上常見的陶瓷基板(主要包括厚膜印刷陶瓷基板TPC、直接鍵合陶瓷基板DBC和活性金屬焊接陶瓷基板AMB等)制備工藝溫度高、線路層圖形精度差、難以實現垂直互連,無法滿足電子器件小型化、集成化封裝需求。特別是隨著半導體照明(LED)、激光器(LD&VCSEL)、第三代半導體、5G通信等技術發展,對陶瓷基板性能提出了新挑戰。
【解決方案】
本成果開發了電鍍陶瓷基板(DPC)制備技術。由于采用半導體微加工技術,DPC陶瓷基板具有導熱/耐熱性好、圖形精度高、可垂直互連、材料與工藝兼容性好等技術優勢,廣泛應用于各種功率半導體器件(如大功率LED、激光器LD、電力電子MOSFET等)和高溫電子器件,替代進口,滿足功率器件低熱阻、小型化、集成化封裝需求。特別是在近期新冠病毒疫情防控上,采用DPC基板封裝的深紫外LED消毒器件發揮了巨大作用(具有高效、廣譜、非接觸、環保、輕巧等優勢)。
華中科技大學
2021-11-16