陶瓷基板在半导体封装器件的应用和工艺技术特点

随着功率器件（包括LED、LD、IGBT、CPV等）不断发展，散热成为影响器件性能与可靠性的关键技术。电子封装是半导体器件制造关键工艺，直接影响到器件性能、可靠性与成本，选用合适的封装材料与工艺、提高器件散热能力就成为发展功率器件的技术瓶颈。应用于高功率器件的封装基板，不仅要满足电气互连、机械承载的作用，还要有良好的散热性能。

在各类基板材料中，陶瓷基板具有优良的散热性且其热膨胀系数（CET）和芯片相匹配，提高了器件可靠性。但陶瓷本身不导电，需要将其金属化以满足电气互连要求，此外，还需要通过通孔填充技术实现基板上下表面互连，从而实现三维立体封装。通过金属化制备的陶瓷基板是高温、高频、大功率器件封装的理想选择。

陶瓷基板制备技术根据工艺不同，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)、直接键合铜陶瓷基板(Direct Bonded Copper Ceramic,DBC)和直接镀铜陶瓷基板(Direct Plated Copper Ceramic,DPC)。在平面陶瓷基板中，TFC基板图形精度高，但金属层较薄，主要应用于小电流光电器件封装；TPC基板耐热性好，成本低，但线路层精度差，主要应用于汽车传感器等领域；DBC和AMB基板线路层较厚，耐热性较好，主要应用于高功率、大温变的IGBT封装；DPC基板具有图形精度高、可垂直互连等优点，主要应用于大功率LED封装。

因此，由于DPC陶瓷基板具备高线路精准度、高表面平整度、高绝缘及高导热的特性，在半导体功率器件封装领域迅速占据了重要的市场地位，广泛应用于大功率LED、半导体激光器、VCSEL等领域，符合未来高密度、高精度、高可靠性的发展方向。

                         (a)DPC 陶瓷基板产品及其(b)截面图

但DPC陶瓷基板涉及到许多精细化的加工技术，需要采用薄膜制造技术，真空镀膜法在陶瓷基材上溅射和结合铜金属复合层，使铜和陶瓷基板具有超强的粘接力，然后利用黄光微阴影的光刻胶进行在曝光、显影、刻蚀和flm去除工艺完成电路生产，最后通过电镀/化学镀增加电路的厚度。去除光刻胶后，完成金属化电路制作。整个制备过程前端采用半导体微加工技术（溅射镀膜、光刻、显影等），后端则采用印刷线路板(PCB)制备技术（图形电镀、填孔、表面研磨、刻蚀、表面处理等），金属线路层与陶瓷基片的结合强度以及电镀填孔技术是影响DPC陶瓷基板性能的关键。

                                      DPC陶瓷基板制备工艺流程

       可见，不同的工艺制作的陶瓷基板在半导体封装器件中起着不同的作用，半导体封装陶瓷基板加工可以根据不同精度要求选择适合的工艺，更多陶瓷基板相关可以咨询金瑞欣特种电路。