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Sustratos en bruto de AlN para la fabricación de DBC y DPC: parámetros clave que influyen en el rendimiento del proceso

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Sustratos cerámicos de nitruro de aluminio

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Con el avance de los dispositivos de potencia de SiC y GaN y de los sistemas electrónicos de alta potencia, los procesos de metalización cerámica, como el DBC (cobre de unión directa) y el DPC (cobre de recubrimiento directo), están imponiendo mayores exigencias a los sustratos de AlN en cuanto a estabilidad dimensional, planitud, estado de la superficie, conductividad térmica y uniformidad entre lotes.

Para las empresas de procesamiento de DBC y DPC y los fabricantes de encapsulado de módulos de potencia, un problema que a menudo se pasa por alto en la producción es que los rendimientos del procesamiento del producto pueden seguir fluctuando entre los distintos lotes, incluso cuando los parámetros del proceso de metalización posterior se mantienen en gran medida estables.

Estos problemas no se deben necesariamente al proceso de metalización en sí mismo. Cuando existen variaciones en la tolerancia de espesor, la planitud, la calidad de la superficie y los defectos internos de las piezas en bruto de sustrato de AlN —el material base para el procesamiento posterior—, estas diferencias pueden amplificarse aún más durante la metalización, el patrón y el corte, lo que en última instancia da lugar a una unión anómala en la interfaz, grietas inducidas por el procesamiento, desviaciones dimensionales o cambios en las ventanas de proceso entre lotes.

Por lo tanto, en los proyectos de DBC y DPC que requieren una producción en masa a largo plazo, los criterios de adquisición de las piezas en bruto de sustrato no deben limitarse únicamente al grado del material y a las especificaciones dimensionales; también es esencial garantizar que puedan cumplir de forma constante los requisitos de los procesos posteriores en cuanto a dimensiones, calidad superficial y uniformidad.

1. ¿Por qué la fabricación de DBC y DPC debe prestar atención a las piezas en bruto de sustrato de AlN?

En la producción real, las piezas en bruto de sustrato de AlN no son los productos metalizados finales, sino los materiales base para el procesamiento posterior. El estado original del sustrato afecta directamente a la ventana de procesamiento cuando entra en procesos como el DBC y el DPC.

Por ejemplo:

• Una planitud insuficiente puede afectar a la adsorción al vacío, a la alineación de los dispositivos de sujeción y a la calidad de la laminación posterior;

• Las grandes variaciones en el espesor y la TTV (variación total del espesor) pueden reducir la consistencia en las dimensiones estructurales del producto y en las trayectorias térmicas;

• Una rugosidad o limpieza superficial inestable puede aumentar el riesgo de anomalías durante el procesamiento posterior de la capa metálica;

• Los defectos, como las astillas y las microfisuras, pueden propagarse aún más durante la manipulación, la metalización o el corte en dados.

Por lo tanto, en los proyectos de producción continua, el comprador no debe centrarse en si una sola muestra cumple las especificaciones, sino en si el proveedor puede mantener una calidad constante del material en los distintos lotes.