Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbonden: Definition, Anwendungsbereich und Zielgruppe dieses Leitfadens

Leistungselektronik erfordert Substrate, die mehr als nur Signale leiten; sie müssen extremen thermischen Belastungen standhalten und massive Wärmemengen ableiten. Hier wird das Keramik-DBC/AMB-Kupferbonden zur entscheidenden Technologie. Im Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC) und Active Metal Brazing (AMB) eine robuste Schnittstelle zwischen dicken Kupferleitern und Keramikisolatoren (Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid). Diese Verbindung bestimmt die Zuverlässigkeit von Leistungsmodulen in Elektrofahrzeugen, Schienenfahrzeugen und Wechselrichtern für erneuerbare Energien.

Dieses Handbuch richtet sich an Leistungselektronik-Ingenieure, NPI-Manager und Einkaufsleiter, die Keramiksubstrate beschaffen müssen, ohne die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Es geht über grundlegende Datenblätter hinaus und behandelt die praktischen Realitäten der Fertigung: wie Spezifikationen definiert werden, die Feldausfälle verhindern, wie die Bondqualität validiert wird und wie die Fähigkeiten eines Lieferanten auditiert werden.

Bei APTPCB (APTPCB PCB Factory) sehen wir oft Projekte verzögert, weil die anfänglichen Spezifikationen für das Kupferbonden die spezifischen thermischen Zyklusanforderungen der Endanwendung nicht berücksichtigten. Dieser Leitfaden zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen. Er bietet einen strukturierten Ansatz zur Auswahl zwischen DBC und AMB, zur Definition von Akzeptanzkriterien und zur Sicherstellung, dass Ihr Fertigungspartner konsistente Qualität in großem Maßstab liefern kann.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbonden verwenden (und wann ein Standardansatz besser ist)

Das Verständnis des Übergangspunkts von Standard-Wärmelösungen zum Keramikbonden ist für die Kostenkontrolle unerlässlich. Keramik-DBC/AMB-Kupferbonden ist kein Ersatz für jede Leiterplatte; es ist eine spezialisierte Lösung für Hochspannungs- und Anwendungen mit hoher Wärmedichte.

Sie sollten zu DBC oder AMB übergehen, wenn:

• Spannungsisolation kritisch ist: Ihre Anwendung Isolationsspannungen von über 3kV–5kV erfordert, die Standard-Dielektrikumschichten in IMS (Insulated Metal Substrate) über lange Zeiträume nicht zuverlässig aufrechterhalten können.
• Hohe Wärmeleitfähigkeitsanforderungen bestehen: Sie eine Wärmeleitfähigkeit von 24 W/m·K (Aluminiumoxid) bis über 170 W/m·K (Aluminiumnitrid) benötigen. Standard-IMS-Dielektrika erreichen typischerweise maximal 3–8 W/m·K.
• CTE-Anpassung erforderlich ist: Sie blanke Chips (IGBTs, MOSFETs) direkt auf das Substrat montieren. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) von Keramik (4–7 ppm/°C) stimmt eng mit Silizium und Siliziumkarbid (SiC) überein, was die Belastung der Chipbefestigung reduziert.
• Die Stromdichte extrem ist: Sie sehr dickes Kupfer (300µm bis 800µm+) benötigen, um Hunderte von Ampere ohne übermäßigen Spannungsabfall oder Erwärmung zu führen.

Umgekehrt bleiben Sie bei Aluminium- vs. Kupferkern-IMS oder dickkupfer-FR4, wenn:

• Die Komponenten verpackt sind (z.B. TO-247) und nicht blanke Chips.
• Die Wärmelast mit aktiver Kühlung und thermischen Vias beherrschbar ist.
• Die Kosten sind der Hauptfaktor, und die Zuverlässigkeitsanforderungen erfordern keine Leistung auf Keramikniveau.
• Die mechanische Umgebung umfasst hohe Stoß- und Vibrationsbelastungen, bei denen spröde Keramiken (insbesondere Aluminiumoxid-DBC) ohne spezielle Gehäuse brechen könnten.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbindung (Materialien, Aufbau, Toleranzen)

Die frühzeitige Definition der richtigen Spezifikationen verhindert kostspielige technische Änderungsaufträge (ECOs). Bei der Spezifikation der Keramik-DBC/AMB-Kupferbindung müssen Sie die Wechselwirkung zwischen der Keramikbasis, der Bindungsschnittstelle und der Kupferfolie definieren.

Wichtige Spezifikationsparameter:

• Keramikmaterialtyp:
  • Al2O3 (96% Aluminiumoxid): Standard für DBC. Geringe Kosten, moderate Wärmeleitfähigkeit (~24 W/m·K).
  • AlN (Aluminiumnitrid): Hohe Leistung. Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (~170 W/m·K), gute CTE-Anpassung an Si.
  • Si3N4 (Siliziumnitrid): Am besten für AMB. Extrem mechanisch zäh, gute Wärmeleitfähigkeit (~90 W/m·K), ideal für den Automobilbereich.
• Keramikdicke: Standarddicken sind 0,25 mm, 0,32 mm, 0,38 mm, 0,635 mm und 1,0 mm. Dickere Keramik bietet eine bessere Isolation, aber einen höheren Wärmewiderstand.
• Kupferdicke: Typischerweise im Bereich von 127 µm (5 oz) bis 800 µm (23 oz). Beide Seiten erfordern normalerweise die gleiche Dicke, um Verbiegungen (Wölbung) zu verhindern.
• Verbindungstechnologie:
  • DBC: Kupfer wird über eine eutektische Schmelze bei ~1065°C gebunden. Erfordert Sauerstoff im Kupfer.
• AMB: Kupfer wird unter Verwendung aktiver Metalle (Ti, Zr, Ag) bei ~800°C–900°C gelötet. Erzeugt eine chemische Bindung mit der Keramik.
• Schälfestigkeit:
  • DBC: Typischerweise > 5 N/mm.
  • AMB: > 10–15 N/mm (deutlich stärker).
• Oberflächengüte:
  • Chemisch Nickel Immersion Gold (ENIG): Üblich zum Löten.
  • Chemisch Nickel Chemisch Palladium Immersion Gold (ENEPIG): Für die Zuverlässigkeit des Drahtbondens.
  • Ag-Sintern kompatibel: Blankes Kupfer mit OSP oder Ag-Beschichtung für Hochtemperatur-Die-Attach.
• Ätztoleranzen: Aufgrund des dicken Kupfers sind Ätzfaktoren signifikant. Der Spaltabstand erfordert normalerweise min. 0,3 mm–0,5 mm, abhängig von der Kupferdicke.
• Wölbung / Ebenheit: Kritisch für die Kühlkörperbefestigung. Die Spezifikation sollte < 0,3 %–0,5 % der Diagonalenlänge betragen.
• Hohlraumgehalt: Die Verbindungsschnittstelle muss nahezu hohlraumfrei sein, um Hotspots zu vermeiden. Spezifikation: < 1–2 % der gesamten Hohlraumfläche, wobei kein einzelner Hohlraum in aktiven Bereichen > 0,5 mm Durchmesser aufweist.
• Thermische Zyklisierbarkeit: Definieren Sie die Anzahl der Zyklen (z. B. -40°C bis +150°C), die die Verbindung ohne Delamination überstehen muss.
• Teilentladung (PD): Geben Sie die Teilentladungs-Einsetzspannung an, wenn die Anwendung Hochspannung (>1kV) ist.
• Rückverfolgbarkeit: Lasermarkierung auf einzelnen Einheiten zur Chargenverfolgung ist im Automobilbereich Standard.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbindung (Grundursachen und Prävention)

Die Herstellung von Keramiksubstraten erfordert hohe Temperaturen und spröde Materialien. Das Verständnis der Risiken im Zusammenhang mit der Keramik-DBC/AMB-Kupferbindung ermöglicht es Ihnen, bessere Qualitätskontrollen zu implementieren.

Risiko 1: Grenzflächenhohlräume (Vorläufer der Delamination)

• Grundursache: Eingeschlossenes Gas während des eutektischen Schmelzens (DBC) oder Lötens (AMB) oder unzureichende Oberflächenreinigung der Keramik.
• Erkennung: Die Rasterakustikmikroskopie (C-SAM) ist die einzige zerstörungsfreie Methode, dies zu erkennen.
• Prävention: Vakuumbindungsprozesse und strenge Reinraumumgebungen für die Materialvorbereitung.

Risiko 2: Keramikrisse (muschelförmiger Bruch)

• Grundursache: Thermoschock während des Abkühlens (Wärmeausdehnungskoeffizienten-Fehlanpassung zwischen Cu und Keramik) oder mechanische Spannung während der Vereinzelung (Dicing/Laserschneiden).
• Erkennung: Elektrische Isolationsprüfung (Hi-Pot) und Sichtprüfung mit Hintergrundbeleuchtung.
• Prävention: Kontrollierte Abkühlprofile im Ofen; Verwendung von AMB (Si3N4) für mechanisch anspruchsvolle Anwendungen; Vertiefungen im Kupferlayout zur Spannungsentlastung.

Risiko 3: Unterätzung von Kupfer

• Grundursache: Dickes Kupfer erfordert lange Ätzzeiten, was zu trapezförmigen statt rechteckigen Leiterbahnprofilen führt.
• Erkennung: Querschnittsanalyse (Mikroschliff).
• Prävention: Designkompensation (DFM) im Layout; strenge Kontrolle der Ätzmittelchemie.

Risiko 4: Oberflächenoxidation vor der Beschichtung

• Root Cause: Kupferoberfläche reagiert nach dem Ätzen, aber vor dem Auftragen der Oberflächenveredelung mit Luft.
• Detection: Schlechte Lötbarkeit oder Drahtbond-Ablösungen.
• Prevention: Minimierung der Wartezeiten zwischen den Prozessen; Mikroätzen vor der Beschichtung.

Risk 5: Verzug (Wölbung)

• Root Cause: Asymmetrisches Kupferlayout auf der Ober- im Vergleich zur Unterseite führt zu Verbiegungen, wenn das Substrat abkühlt.
• Detection: Laserprofilometrie oder Gut-/Ausschusslehren.
• Prevention: Strenge Designregel: Kupferdicke und Flächenbedeckung auf Ober- und Unterseite müssen ausgeglichen sein.

Risk 6: Silbermigration (AMB-spezifisch)

• Root Cause: Lötmaterial enthält oft Silber. Unter Hochspannung und Feuchtigkeit kann Silber migrieren und Kurzschlüsse verursachen.
• Detection: Temperatur-Feuchte-Vorspannungs-Test (THB-Test).
• Prevention: Korrektes Ätzen des Überlaufs des Lötmaterials zwischen den Leiterbahnen; Auftragen einer Schutzschicht oder Verkapselung.

Risk 7: Haftungsversagen der Lötstoppmaske

• Root Cause: Keramische Oberflächen sind extrem glatt, was es Polymere-Lötstoppmasken erschwert, zu haften.
• Detection: Klebebandtest (Gitterschnitt-Haftung).
• Prevention: Physikalische oder chemische Aufrauung der Keramikoberfläche in nicht-Kupferbereichen; Verwendung spezialisierter keramikkompatibler Lötstoppmasken.

Risk 8: Drahtbond-Fehler

• Root Cause: Oberflächenrauheit der Beschichtung ist zu hoch, oder das darunterliegende Kupfer ist zu weich/hart.
• Detection: Drahtzug- und Scherprüfung.
• Prävention: Spezifikation der korrekten Oberflächenveredelung für Keramik-Leiterplatten (z.B. ENEPIG) und Kontrolle der Kornstruktur.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbindung (Tests und Bestehenskriterien)

Sie können sich bei Keramiksubstraten nicht allein auf die Standard-Leiterplatten-Abnahmekriterien (IPC-A-600) verlassen. Sie müssen die Integrität der Keramik-DBC/AMB-Kupferbindung spezifisch validieren.

Validierungsplan:

1. Akustische Rastermikroskopie (C-SAM):

   • Ziel: Erkennung interner Hohlräume zwischen Kupfer und Keramik.
   • Methode: Ultraschall-Scanning von 100 % der Platten (oder AQL-Stichprobenprüfung).
   • Abnahmekriterien: Gesamt-Hohlraumfläche < 2 %; kein einzelner Hohlraum > 0,5 mm unter den Leistungs-Die-Positionen.

2. Thermische Schockzyklen:

   • Ziel: Überprüfung der Bindungszuverlässigkeit unter Belastung.
   • Methode: Zyklisierung zwischen -40°C und +150°C (oder +175°C für SiC-Anwendungen).
   • Abnahmekriterien: Keine Delamination nach 1000 Zyklen (AMB) oder 100-300 Zyklen (DBC, je nach Spezifikation).

3. Schälfestigkeitstest:

   • Ziel: Messung der mechanischen Haftung von Kupfer.
   • Methode: Vertikaler Zug eines Kupferstreifens.
   • Abnahmekriterien: DBC > 5 N/mm; AMB > 12 N/mm.

4. Durchschlagfestigkeit (Isolation):

   • Ziel: Sicherstellung der Keramikintegrität.
   • Methode: Anlegen von AC/DC-Spannung über die Keramik (Oberes Cu zu Unterem Cu).

• Akzeptanzkriterien: Leckstrom < spezifizierter Grenzwert (z.B. 1mA) bei Nennspannung + Marge (z.B. 5kV).

5. Dimensionsprüfung:

   • Ziel: Überprüfung der Ätzgenauigkeit und Ebenheit.
   • Methode: KMG (Koordinatenmessgerät) oder optische Messung.
   • Akzeptanzkriterien: Leiterbahnbreite ±10% (oder ±0,1mm für dickes Cu); Ebenheit < 0,4%.

6. Lötbarkeit und Drahtbondbarkeit:

   • Ziel: Sicherstellung der Montagefähigkeit.
   • Methode: Tauchprüfung und Sichtprüfung / Drahtzugtest.
   • Akzeptanzkriterien: >95% Benetzung; Drahtzugkraft > Minimalspezifikation (z.B. 10g für 1 mil Draht) mit Bruch im Draht, nicht Ablösung.

7. Hochtemperaturlagerung (HTS):

   • Ziel: Überprüfung auf Oxidations- oder Diffusionsprobleme.
   • Methode: Lagerung bei 150°C–200°C für 1000 Stunden.
   • Akzeptanzkriterien: Keine Verfärbung oder Änderung des elektrischen Widerstands.

8. Teilentladungsprüfung:

   • Ziel: Erkennung von Mikroporen in Keramik, die unter Hochspannung ionisieren.
   • Methode: IEC 60270 Standard.
   • Akzeptanzkriterien: < 10 pC bei Betriebsspannung.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbondierung (Angebotsanfrage, Audit, Rückverfolgbarkeit)

Bei der Überprüfung eines Lieferanten wie APTPCB verwenden Sie diese Checkliste, um sicherzustellen, dass dieser die spezifischen Fähigkeiten für Keramiksubstrate besitzt.

Group 1: RFQ-Eingaben (Was Sie bereitstellen müssen)

• Gerber-Dateien mit klaren Kupferschichten und Lötstopplack.
• Materialspezifikation: Al2O3, AlN oder Si3N4.
• Präferenz für den Verbindungstyp: DBC oder AMB (oder "Lieferant soll empfehlen").
• Anforderungen an Kupferdicke und Toleranz.
• Anforderungen an die Oberflächengüte (ENIG, Ag, Bare Cu).
• Spezifikationen für Ebenheit/Wölbung.
• Prüfanforderungen (C-SAM, Hi-Pot).
• Volumenprognosen (beeinflusst die Werkzeugwahl).

Gruppe 2: Nachweis der Leistungsfähigkeit (Worauf zu achten ist)

• Verfügen sie über eigene Löt-/Brennöfen? (Auslagerung dieses Schritts erhöht das Risiko).
• Können sie Kupferdicken > 500µm verarbeiten?
• Verfügen sie über C-SAM-Ausrüstung vor Ort?
• Erfahrung mit Oberflächengüte für Keramik-Leiterplatten speziell für Drahtbonden?
• Fähigkeit, Keramik für die Vereinzelung zu laserschneiden oder zu ritzen?
• Beispiele früherer Arbeiten in den Bereichen Automobil oder Industrielle Leistungselektronik.

Gruppe 3: Qualitätssystem & Rückverfolgbarkeit

• ISO 9001 ist obligatorisch; IATF 16949 wird für die Automobilindustrie bevorzugt.
• Führen sie 100% elektrische Isolationstests durch?
• Gibt es ein System zur Verfolgung von Keramikchargen bis zu fertigen Losen?
• Wie kontrollieren sie die Dicke der Lötpaste (für AMB)?
• Verfügen sie über einen Reinraum für den Aufbau-/Bonding-Prozess?

Gruppe 4: Änderungskontrolle & Lieferung

• Richtlinie zum Wechsel von Keramik-Rohmateriallieferanten (PCN erforderlich?).
• Verpackungsfähigkeit: Vakuumverpackung zur Vermeidung von Oxidation von dickem Kupfer.
• Pufferlagervereinbarungen für Keramikmaterialien mit langer Lieferzeit.
• RMA-Verfahren für Delaminationsprobleme, die bei der Montage festgestellt wurden.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbindung wählt (Kompromisse und Entscheidungsregeln)

Die Wahl der richtigen Technologie erfordert ein Gleichgewicht zwischen thermischer Leistung, mechanischer Zuverlässigkeit und Kosten. Hier sind die Entscheidungsregeln, um die Kompromisse zu navigieren.

Kompromiss 1: Zuverlässigkeit bei Temperaturwechseln (DBC vs. AMB)

• Regel: Wenn Ihre Anwendung häufige, starke Temperaturschwankungen beinhaltet (z.B. EV-Traktionswechselrichter, Start-Stopp-Systeme), wählen Sie AMB (Siliziumnitrid). Die gelötete Verbindung ist mechanisch stärker und Si3N4 ist zäher.
• Regel: Wenn die Temperatur relativ stabil ist oder die Zyklen mild sind (z.B. industrielle Netzteile, LED-Beleuchtung), wählen Sie DBC (Aluminiumoxid). Es ist kostengünstig und ausreichend für ein stationäres Wärmemanagement.

Kompromiss 2: Wärmeleitfähigkeit vs. Mechanische Festigkeit

• Regel: Wenn Sie die absolut höchste Wärmeableitung benötigen (z.B. hochdichte Laserdioden), wählen Sie DBC oder AMB auf Aluminiumnitrid (AlN). Beachten Sie, dass AlN spröde ist.
• Regel: Wenn Sie ein Gleichgewicht aus hoher Wärmeableitung und mechanischer Robustheit benötigen (um Rissbildung während der Montage oder Vibrationen zu widerstehen), wählen Sie AMB auf Siliziumnitrid (Si3N4). Es leitet Wärme besser als Aluminiumoxid und ist weitaus stärker als AlN.

Kompromiss 3: Kosten vs. Leistung

• Regel: Wenn das Budget die primäre Einschränkung ist und die Spannung < 1kV beträgt, ziehen Sie Aluminium- vs. Kupferkern-IMS in Betracht.
• Regel: Wenn Sie eine Keramikisolation benötigen, aber das Budget knapp ist, ist Aluminiumoxid-DBC die Einstiegslösung aus Keramik.
• Regel: AMB kostet typischerweise das 2- bis 3-fache von DBC aufgrund teurer Aktivmetallpasten und Vakuumlötprozesse. Verwenden Sie es nur, wenn die DBC-Zuverlässigkeit unzureichend ist.

Kompromiss 4: Kupferdicke

• Regel: Wenn Sie > 500 µm Kupfer für hohe Ströme benötigen, wird AMB oft bevorzugt, da der Lötprozess die CTE-Fehlanpassungsspannung von dickem Kupfer besser bewältigt als die eutektische Verbindung von DBC.

Kompromiss 5: Designkomplexität

• Regel: Wenn Ihr Design feine Leiterbahnen (< 0,3 mm Abstand) erfordert, sind Keramiksubstrate aufgrund der Ätzung von dickem Kupfer eine Herausforderung. Möglicherweise müssen Sie die Designregeln lockern oder zu einem Dünnschicht-Keramikprozess wechseln (eine völlig andere Technologie).

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbindung (Kosten, Lieferzeit, Designkompensation (DFM)-Dateien, Materialien, Prüfung)

F: Was sind die primären Kostentreiber für die Keramik-DBC/AMB-Kupferbindung?

• Antwort: Das Keramikmaterial selbst (Si3N4 ist teuer, Al2O3 ist günstig) und die Kupferdicke.
• Treiber:
  • Keramiktyp (Si3N4 > AlN > Al2O3).
  • Kupferdicke (dicker = längere Ätzzeit + mehr Material).
  • Ausbeute (AMB-Ausbeuten sind niedriger als DBC).
  • Goldbeschichtungsdicke (für Drahtbonden).

F: Was ist die typische Lieferzeit für Prototypen der Keramik-DBC/AMB-Kupferbindung?

• Antwort: Die Standardlieferzeit beträgt 3–5 Wochen.
• Details:
• Die Beschaffung von Keramikmaterial kann 2 Wochen dauern, falls nicht auf Lager.
• Das Layout der Masterkarte und die Werkzeugerstellung dauern 1 Woche.
• Beschleunigte Dienstleistungen sind aufgrund der Ofenplanung schwieriger als bei FR4.

F: Welche DFM-Dateien sind für die Herstellung von Keramik-DBC/AMB-Kupferbondierungen erforderlich?

• Antwort: Standard-Gerber-Dateien (RS-274X) werden akzeptiert, aber Sie müssen eine mechanische Zeichnung mit der Stapelstruktur beifügen.
• Entscheidend:
  • Geben Sie den „Pullback“ (Abstand von der Kupferkante zur Keramikkante) an – normalerweise min. 0,5 mm.
  • Definieren Sie die Ätzkompensation, wenn Sie das Layout erstellen, oder bitten Sie den Lieferanten, diese anzuwenden.

F: Wie unterscheidet sich die Prüfung von Keramik-DBC/AMB-Kupferbondierungen von FR4?

• Antwort: Die elektrische Durchgängigkeit ist ähnlich, aber die Prüfung der strukturellen Integrität ist einzigartig.
• Unterschiede:
  • C-SAM ist bei Keramik obligatorisch, um Hohlräume zu prüfen.
  • Teilentladungsprüfung ist bei Hochspannung üblich.
  • Verzugsmessung ist aufgrund der Kühlkörpermontage kritischer.

F: Kann ich Standard-Oberflächenveredelungen wie HASL auf Keramik-DBC/AMB verwenden?

• Antwort: Nein. HASL ist aufgrund der thermischen Schock- und Ebenheitsprobleme nicht geeignet.
• Optionen:
  • ENIG: Am häufigsten zum Löten.
  • ENEPIG: Am besten für Drahtbonden.
  • Ag (Silber) Beschichtung: Zum Sintern.
  • Blankes Cu (OSP): Für spezifische Sinterprozesse.

F: Was sind die Akzeptanzkriterien für Hohlräume bei der Keramik-DBC/AMB-Kupferbondierung?

• Antwort: Es hängt von der Produktklasse ab, ist aber im Allgemeinen streng.
• Kriterien:
  • < 1% bis 2% der gesamten Hohlraumfläche unter dem Die-Pad.
  • Keine Hohlräume, die Kanten verbinden (Isolationsdurchbruch).
  • Keine Hohlräume > 0,5 mm Durchmesser in kritischen Wärmepfaden.

F: Warum ist "Aluminium- vs. Kupferkern-IMS" für meine Hochspannungsanwendung nicht ausreichend?

• Antwort: IMS basiert auf einer dünnen polymeren dielektrischen Schicht (typischerweise 75µm–150µm) zur Isolation.
• Grund:
  • Polymere Dielektrika können unter Hochspannung mit der Zeit degradieren (Teilentladung).
  • Keramiken (0,38mm+) bieten eine inhärente, nicht-degradierende physikalische Isolation, die >5kV problemlos standhält.

F: Wie spezififiziere ich die Oberflächengüte für Keramik-Leiterplatten, um die Drahtbond-Zuverlässigkeit zu gewährleisten?

• Antwort: Spezifizieren Sie ENEPIG oder dickes Weichgold.
• Spezifikation:
  • Nickel: 3–5µm.
  • Palladium (falls ENEPIG): 0,05–0,15µm.
  • Gold: > 0,1µm (für Au-Draht) oder dünnes Au für Al-Draht.
  • Rauheit: Ra < 0,3µm ist oft für Feindrahtbonden erforderlich.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbonden (verwandte Seiten und Tools)

• Fähigkeiten von Keramik-Leiterplatten – Detaillierte Aufschlüsselung unserer Fertigungsgrenzen für Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid.
• Lösungen für Leiterplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit – Erfahren Sie, wie Keramik im Vergleich zu anderen Wärmemanagement-Technologien wie Dickkupfer und Metallkern abschneidet.
• Metallkern-Leiterplatte (IMS) – Verstehen Sie die Alternative: Wann Sie bei kostengünstigen Aluminium-Basissubstraten bleiben sollten.
• DFM-Richtlinien – Wesentliche Designregeln, um sicherzustellen, dass Ihr Keramik-Layout herstellbar ist.
• Dickkupfer-Leiterplatte – Erfahren Sie mehr über Hochstromleiterbahnen auf Standard-Substraten, falls Keramik für Ihr Projekt überdimensioniert ist.

Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbonden anfordern (Designkompensation (DFM)-Überprüfung + Preisgestaltung)

Bereit, Ihr Design zu validieren? APTPCB bietet eine umfassende DFM-Überprüfung an, um thermische und mechanische Risiken zu identifizieren, bevor Sie sich für die Werkzeugbestückung entscheiden.

Um ein genaues Angebot und eine DFM-Überprüfung zu erhalten, senden Sie bitte:

1. Gerber-Dateien: Einschließlich Kupferschichten, Lötstoppmaske und Umriss.
2. Lagenaufbauzeichnung: Geben Sie den Keramiktyp (Al2O3/AlN/Si3N4), die Keramikdicke und die Kupferdicke an.
3. Oberflächenveredelung: Z.B. ENIG, ENEPIG oder Ag.
4. Volumen: Prototypenmenge vs. Produktionsziele.
5. Spezielle Anforderungen: C-SAM-Berichterstattung, spezifische Spannungsisolation oder Drahtbond-Spezifikationen.

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Gegensatz zu Standard-FR4- oder sogar Metallkern-Leiterplatten schaffen die Technologien Direct Bonded Copper (DBC)/und Active Metal Brazing (AMB)-Kupferbonden

Keramische DBC/AMB-Kupferbondierung ist die definitive Lösung für Leistungselektronik, die kompromisslose Wärmeleitfähigkeit und Hochspannungsisolation erfordert. Durch die Auswahl des richtigen Materials – Abwägung der Kosten von Aluminiumoxid-DBC gegen die Zuverlässigkeit von Siliziumnitrid-AMB – und die Durchsetzung einer strengen Validierung auf Hohlräume und Abzugsfestigkeit können Sie sicherstellen, dass Ihre Leistungsmodule im Feld zuverlässig funktionieren. Ob Sie EV-Wechselrichter oder industrielle Stromversorgungen bauen, die frühzeitige Definition dieser Spezifikationen ist der Schlüssel zu einem reibungslosen Fertigungsstart.

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