DBC 공정에서 동박 예산화 영향인자

DBC는 20세기 70년대에 처음 등장한 알루미나 세라믹 기판의 금속화를 기반으로 하는 공정입니다. 세라믹 부설 기술로 구리 산소 함유 공융 액체 구리를 직접 사용하는 것입니다. 기본 원리는 먼저 사전 산화 방법으로 구리 호일에 산소를 도입하는 것입니다. 1065~1083℃ 범위에서 구리와 산소는 세라믹 기판과 구리 사이의 알루미나 결합과 화학적으로 반응하는 Cu-O 공융 액체를 형성합니다. 박.

DBC 프로세스

직접 구리 클래드 방법으로 구리 호일과 세라믹 기판을 안정적으로 배치하려면 둘 사이에 구리 산소 공융 액상 층이 형성되어야 하며, 이는 구리 호일과 세라믹 기판 사이에 산소 도입이 필요합니다. 열 산화는 일반적으로 DBC 공정에서 구리에 산소를 도입하여 매우 얇은(약 수 미크론) 산화물 층을 생성하는 데 사용됩니다.

동박 사전 산화 흐름도

이 방법은 동박 및 Al2O3/AlN 세라믹 기판의 배치를 실현할 수 있지만 다음과 같습니다.

• 이 방법으로는 산소분위기를 제어하는 것이 매우 어렵고, 충분한 Cu2O를 얻기도 어렵다. 형성된 산화물층은 종종 CuO와 Cu2O의 혼합물입니다. DBC 공정에서 CuO는 고온에서 Cu2O로 분해되어 산소를 방출하고 작은 기공을 형성하며 드레싱 강도에 영향을 미칩니다.
• 둘째, 고온 산화물 동박의 단면 산화를 달성하는 것이 어려우며, 동박 반대편의 비접합 표면에 서로 다른 정도의 산화층이 형성되어 구리의 전도성에 영향을 미칩니다. 포일은 표면의 니켈 도금 성능과 칩의 용접 강도를 감소시키고 추가 환원 처리가 필요하므로 공정이 복잡해집니다.
• 동시에 고온 처리 후에 동박 입자가 성장하여 이후 단계에서 칩의 용접 성능이 더욱 저하됩니다.

2. 동박 예비산화층의 영향인자.

직접동코팅 기술에서의 동박 전산화 공정은 산화분위기 중의 산소함량을 조절하여 산화생성물의 위상을 조절해야 하며, 산화막의 두께도 조절해야 한다. 국내 학자들은 사전산화 온도와 산소분압이 동박 산화층의 상과 두께에 미치는 영향을 연구하였다.

(1) 사전 산화 온도.

아래 그림은 동일한 조건(산소 분압 500×10-6, 시간 1h)에서 사전 산화 처리 후 동박 표면 산화물의 라만 스펙트럼을 보여줍니다. 400~800℃ 사전 산화 처리, 라만 스펙트럼은 Cu2O에 해당, 900 ℃ 사전 산화 처리, 라만 스펙트럼은 Cu2O, 900 ℃ 사전 산화 처리, 라만 스펙트럼은 CuO에 해당합니다.

다양한 온도에서 산화된 동박 표면의 산화막의 라만 스펙트럼

아래 그림과 같이 400~600℃ 범위에서는 온도가 상승함에 따라 기본적으로 산화막의 두께가 온도 증가에 따라 선형적으로 증가하는데, 이는 예비 산화 온도가 600℃ 이상으로 상승할 때 발생하기 때문이다. 초기 산화층이 산화 과정을 방해하고, 산화막의 두께 성장 속도가 느려지기 시작하며, 산화 속도의 결정 요인이 화학 반응 메커니즘에서 이온 확산 메커니즘으로 변경됩니다.

사전 산화 온도 대 산화막 두께 곡선

(2) 산소분압.

아래 그림은 동일한 조건(온도 600℃, 시간 1h)에서 서로 다른 산소 분압(100×10-6~800×10-6)에 의해 산화된 동박 표면 산화막의 로마 스펙트럼을 보여줍니다. 동박을 서로 다른 산소분압 하에서 예비산화하였으며, 100*10-6~700*10-6 범위 내에서 동박을 예비산화하여 얻은 표면 산화막은 Cu2O였으며, 산소 분압이 800*1-1로 증가하였고, 구리 호일 샘플 표면에 CuO 상이 나타났다.

산소 분압에 따라 산화된 동박 표면의 산화막 라만 스펙트럼

아래 그림은 산소분압에 따른 동박 표면의 산화막 두께 변화 곡선을 나타낸 것이다. 산화막의 두께는 산소 분압이 증가함에 따라 선형적으로 증가합니다.

산소분압 대 산화막 두께 곡선

산소 분압이 증가함에 따라 동박 표면의 산화 속도가 가속화되고 산화막이 계속 두꺼워지며 동박 표면의 Cu2O 막과 동박 표면의 열팽창 계수 차이로 인해 응력이 발생합니다. 매트릭스 Cu가 방출될 시간이 없어 구리 호일 표면의 산화막이 버블링되고 느슨해지기 시작하여 일부의 원인이 됩니다.문헌에 따르면 일반적으로 계면반응층의 두께를 2~6um 범위로 조절하면 열전도도와 계면결합이 좋은 기판을 얻을 수 있다고 한다.

산소 분압을 다르게 하여 전산화한 동박 표면의 산화막 형태

DBC 세라믹 기판은 실제 응용 분야에서 많은 장점을 가지고 있지만 장비 및 공정 제어에 대한 요구 사항이 높은 준비 공정 중에 공융 온도와 산소 함량을 엄격하게 제어해야 합니다.

이 기사는 www.cmpe360.com에서 재인쇄되었습니다.