СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2015 Вода DBS-подложка Припой Медная подложка с топологией Алюмооксидная керамическая подложка Медная подложка с радиатором водяного охлаждения Контактная проволока Полупроводниковый кристалл Контактные площадки Технологии изготовления плат для высокомощных силовых полупроводниковых устройств Часть 2 Одним из методов эффективного отвода тепла от активных элементов силовых полупроводниковых устройств (СПУ) высокой мощности является использование материалов с высокой теплопроводностью. Как было показано в первой части статьи [1], перспективной технологией, направленной на решение проблемы отвода тепла, является технология DBC (Direct Bonded Copper), которая заключается в создании надёжного соединения меди с высокотеплопроводящей керамикой и использовании такой металлокерамической структуры в качестве платы для СПУ. Во второй части статьи представлены результаты измерения основных параметров DBC-подложек зарубежного производства и исследована возможность применения в таких структурах отечественных материалов. Иван Красный, Юрий Непочатов, Александр Беркин, Светлана Кумачёва, Юлия Швецова (Новосибирск) Рис. 1. Структура силового элемента управления Рис. 2. Алюмооксидные DBC-подложки производства компании CETC Т ЕХНОЛОГИЯ DBC Существует несколько способов соз- дания керамических подложек с двух- сторонней толстой медной металли- зацией. На сегодняшний день наибо- лее экономичным решением является технология DBC (Direct Bonded Cop- per – прямое медное соединение), ко- торая была разработана в Мюнхен- ском Технологическом Университе- те в 1981 году [2]. Структура силового элемента управления на основе DBC- подложки показана на рисунке 1. Керамические подложки, металлизи- рованные по технологии DBC, широ- ко применяются за рубежом в издели- ях силовой электроники. Ведущими производителями в этой сфере явля- ются Curamik Electronic, Ferrotec Nord Corporation, KYOCERA, MARUWA, CETC (China Electronics Technology Group Corporation) и другие. В настоящее вре- мя российские производители в каче- стве аналога могут предложить только керамические подложки с молибдено- вой / вольфрамовой / медной металли- зацией, изготовленной по толстоплё- ночной технологии или по технологии АМВ, которые имеют свои ограничения [1, 3]. Однако ни один отечественный производитель не может предложить керамические подложки, металлизи- рованные по технологии DBC, кото- рые лучше подходят для производства СПУ. Поэтому российским разработ- чикам высокомощных силовых полу- проводниковых приборов приходит- ся использовать медно-керамические подложки зарубежного производства, что влияет на стабильность поставок конечного продукта и отражается на стоимости готовых приборов. С целью определения реальных характеристик керамических DBC- подложек и выявления возможности использования в таких структурах оте- чественных материалов в научно-тех- ническом отделе предприятия НЭВЗ- КЕРАМИКС были исследованы метал- лизированные по технологии DBC алюмооксидные (Al 2 O 3 ) керамические подложки от компании CETC, которые являются наиболее популярными среди производителей СПУ (см. рис. 2). Х АРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛИЗАЦИИ DBC- ПОДЛОЖЕК Исследуемые образцы DBC-подло- жек от компании CETC имели размеры керамики 120 × 120 мм, толщина в сред- нем 640 ± 17 мкм (измерения проводи- лись в 13 точках микрометром Micron с точностью измерения 5 мкм). Дву- сторонняя медная металлизация была толщиной 300 мкм и размером 119 × 119 мм. При исследовании поверхно- сти DBC-подложек было установлено, что структура металлизации сторон подложки различна (см. рис. 3а и 3б) и существенно отличается от структу- ры медной фольги М0б, изготовленной по ГОСТ 859-2001 (см. рис. 3в). После подтравливания поверхно- стей DBC-подложки азотной кисло- той, на них можно было отчётливо раз-