{{{sourceTextContent.title}}}

Substrati grezzi in AlN per la produzione di DBC e DPC: parametri chiave che influenzano la resa di lavorazione

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Substrati ceramici in nitruro di alluminio

{{{sourceTextContent.description}}}

Con il progresso dei dispositivi di potenza in SiC e GaN e dei sistemi elettronici ad alta potenza, i processi di metallizzazione ceramica come il DBC (Direct Bonded Copper) e il DPC (Direct Plated Copper) stanno imponendo requisiti sempre più elevati ai substrati in AlN in termini di stabilità dimensionale, planarità, condizioni superficiali, conduttività termica e uniformità dei lotti.

Per le aziende che si occupano di lavorazione DBC e DPC e per i produttori di moduli di potenza, un problema spesso trascurato nella produzione è che le rese di lavorazione dei prodotti possono comunque variare tra i diversi lotti, anche quando i parametri del processo di metallizzazione successivo rimangono sostanzialmente stabili.

Tali problemi non derivano necessariamente dal processo di metallizzazione in sé. Quando si verificano variazioni nella tolleranza di spessore, nella planarità, nella qualità superficiale e nei difetti interni dei semilavorati di substrato in AlN — il materiale di base per la lavorazione successiva — tali differenze possono essere ulteriormente amplificate durante la metallizzazione, la strutturazione e il taglio, causando in ultima analisi un incollaggio anomalo dell’interfaccia, fessurazioni indotte dalla lavorazione, deviazioni dimensionali o variazioni nelle finestre di processo tra i lotti.

Pertanto, per i progetti DBC e DPC che richiedono una produzione di massa a lungo termine, i criteri di approvvigionamento dei semilavorati di substrato non dovrebbero limitarsi esclusivamente al grado del materiale e alle specifiche dimensionali; è inoltre essenziale garantire che essi possano soddisfare in modo coerente i requisiti dei processi successivi in termini di dimensioni, qualità superficiale e uniformità.

1. Perché la produzione di DBC e DPC dovrebbe prestare attenzione ai semilavorati di substrato in AlN?

Nella produzione effettiva, i semilavorati di substrato in AlN non sono i prodotti metallizzati finali, ma piuttosto i materiali di base per la lavorazione successiva. Le condizioni iniziali del substrato influenzano direttamente la finestra di lavorazione quando entra in processi quali DBC e DPC.

Ad esempio:

• Una planarità insufficiente può influire sull’adsorbimento sotto vuoto, sull’allineamento dei dispositivi di fissaggio e sulla qualità della laminazione successiva;

• Grandi variazioni di spessore e di TTV (Total Thickness Variation, variazione totale dello spessore) possono ridurre l’uniformità delle dimensioni strutturali del prodotto e dei percorsi termici;

• Una rugosità o pulizia superficiale instabile può aumentare il rischio di anomalie durante la successiva lavorazione dello strato metallico;

• difetti quali scheggiature e microfessurazioni possono propagarsi ulteriormente durante la movimentazione, la metallizzazione o il taglio in dadi.

Pertanto, per i progetti di produzione in serie, l’acquirente dovrebbe concentrarsi non sul fatto che un singolo campione soddisfi le specifiche, ma piuttosto sulla capacità del fornitore di mantenere una qualità costante del materiale tra i diversi lotti.