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Ébauches de substrats en AlN destinées à la fabrication de DBC et de DPC : paramètres clés influant sur le rendement de fabrication

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Substrats céramiques en nitrure d'aluminium

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Avec les progrès réalisés dans le domaine des dispositifs de puissance en SiC et GaN ainsi que des systèmes électroniques haute puissance, les procédés de métallisation céramique tels que le DBC (Direct Bonded Copper) et le DPC (Direct Plated Copper) imposent des exigences de plus en plus strictes aux substrats en AlN en termes de stabilité dimensionnelle, de planéité, d’état de surface, de conductivité thermique et d’uniformité des lots.

Pour les entreprises spécialisées dans les procédés DBC et DPC ainsi que pour les fabricants de boîtiers de modules de puissance, un problème souvent négligé en production est que les rendements de traitement des produits peuvent encore fluctuer d’un lot à l’autre, même lorsque les paramètres du procédé de métallisation en aval restent globalement stables.

Ces problèmes ne proviennent pas nécessairement du procédé de métallisation lui-même. Lorsque des variations apparaissent au niveau des tolérances d’épaisseur, de la planéité, de la qualité de surface et des défauts internes des ébauches de substrats AlN — le matériau de base destiné aux traitements ultérieurs —, ces différences peuvent être amplifiées lors de la métallisation, de la structuration et du découpage, entraînant au final une liaison d’interface anormale, des fissures induites par le traitement, des écarts dimensionnels ou des variations des fenêtres de traitement d’un lot à l’autre.

Par conséquent, pour les projets DBC et DPC nécessitant une production en série à long terme, les critères d’approvisionnement des ébauches de substrats ne doivent pas se limiter uniquement à la qualité du matériau et aux spécifications dimensionnelles ; il est également essentiel de s’assurer qu’elles peuvent répondre de manière constante aux exigences des processus ultérieurs en matière de dimensions, de qualité de surface et d’uniformité.

1. Pourquoi la fabrication de DBC et de DPC doit-elle accorder une attention particulière aux ébauches de substrats en AlN ?

Dans la production réelle, les ébauches de substrats en AlN ne constituent pas les produits métallisés finaux, mais plutôt les matériaux de base destinés aux traitements ultérieurs. L’état initial du substrat influe directement sur la fenêtre de traitement lorsqu’il entre dans des processus tels que le DBC et le DPC.

Par exemple :

• Une planéité insuffisante peut affecter l’adsorption sous vide, l’alignement des fixations et la qualité de la stratification ultérieure ;

• De fortes variations d’épaisseur et de TTV (variation totale d’épaisseur) peuvent réduire la cohérence des dimensions structurelles du produit et des chemins thermiques ;

• Une rugosité ou une propreté de surface instable peut accroître le risque d’anomalies lors du traitement ultérieur de la couche métallique ;

• Des défauts tels que les ébréchures et les microfissures peuvent se propager davantage lors de la manutention, de la métallisation ou du découpage.

Par conséquent, pour les projets de production en série, l’acheteur ne doit pas se concentrer sur la conformité d’un seul échantillon aux spécifications, mais plutôt vérifier si le fournisseur est en mesure de maintenir une qualité constante du matériau d’un lot à l’autre.