DCB – Keramik
In der Hybridtechnik werden speziell für die Montage von Leistungshalbleitern DCB-Substrate (Direct Copper Bonding, auch als DBC Direct Bonded Copper) als Schaltungsträger bzw. keramische Leiterplatte eingesetzt. Dafür werden in einem speziellen Prozess Kupferfolien auf Keramiksubstrate einseitig oder beidseitig mit sehr hoher Haftfestigkeit auflaminiert. Die DCB-Technologie erfüllt die Forderungen nach höchster Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Umweltverträglichkeit. Durch die Kombination der positiven Eigenschaften des keramischen Basismaterials mit seiner hohen Isolationsfestigkeit und der hohen Stromleitfähigkeit der Kupferfolien sowie der damit bestehenden hohen Wärmeleitfähigkeit können DCB-Substrate speziell in der Leistungselektronik und für Hochstromanwendungen und in solchen Anwendungen eingesetzt werden, die durch widrige Umweltbedingungen gekennzeichnet sind. Typische Anwendungen sind Module mit IGBT oder MOSFET-Leistungstransistoren, die zum Beispiel als Leistungsmodule in der Bahn- und Automobilelektronik oder der Automatisierungstechnik zum Einsatz kommen.
Vorteile der DCB-Technologie
Die Vorteile von DCB-Substraten gegenüber speziellen Leiterplatten für Hochstromanwendungen oder mit Metallkernen bestehen in den guten thermischen und elektrischen Eigenschaften. Keramiksubstrate mit auflaminierten dicken Kupferfolien haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und besitzen eine hohe Temperaturstabilität für nachfolgende Lötprozesse. DCB-Substrate sind im Ausdehnungskoeffizient an Silizium-Chips angepasst und ermöglichen somit die „Chip on Board“-Montage (COB), da mit dieser Fertigungstechnologie sowohl löt- als auch bondbare Metallisierungen hergestellt werden können. Durch integrierte Anschlüsse, 3-dimensionale Substrate, hermetisch dichte Packages oder Flüssigkeitsgekühlte Substrate können DCB-Substrate auch als Konstruktionselemente verwendet werden.
Substratmaterialien:
- Al2O3 – Aluminiumoxidkeramik 96%
- AlN – Aluminiumnitridkeramik
Abmessungen:
- Substratgrößen als Nutzen: Mastercard 7,5“ x 5,5“
• maximal nutzbare Fläche: 178 mm x 130 mm
• Dicke der Keramiksubstrate: Standard 0,38 mm, 0,635 mm, 1,00 mm
• kundenspezifische Dicken auf Anfrage
• nicht alle Substratdicken sind mit allen Kupferdicken kombinierbar
Metallisierungen und Schichtaufbau geeignet für:
- keramische Packages für Leistungselektronik und Hochstromanwendungen
• integrierte Anschlüsse
• hermetisch dichte Packages
• flüssigkeitsgekühlte Substrate
• 3-dimensionale Substrate
• Löttechnologien
• Klebetechnologien
• Bond-Technologien
Die bonding
Al-Drahtbonden 100µm – 500µm
Au-Drahtbonden erfordert eine spezielle Oberfäche – auf Anfrage
Metallisierungen und Strukturierung durch Materialkombinationen:
• Cu-Dicke: 0,127 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 300µm
• Cu-Dicke: 0,200 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 500µm
• Cu-Dicke: 0,250 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 600µm
• Cu-Dicke: 0,300 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 700µm
• Cu-Dicke: 0,400 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 800µm
• Cu-Dicke: 0,500 mm – Leitbahnbreite/-abstände Standard 900µm
• Die Cu-Dicke ist jeweils kleiner als die Dicke der Keramiksubstrate zu wählen
• Durchkontaktierungen: Lochdurchmesser min. 1 mm
• Oberfläche: Ni 2 – 10 µm, lötfähig, drahtbondfähig
• Oberfläche: zusätzlich Au 0,01 – 0,07 µm, lötfähig, drahtbondfähig
• Lötstopp: 0,3 – 0,5 mm
• spezielle Designmaßnahmen erhöhen die Belastbarkeit bei thermischen Stress
• andere kundenspezifische Strukturen auf Anfrage