淺談DBC與AMB基板的設(shè)計思路

新年臨近，決心之際，也是研究定制直接鍵合銅（DBC）與活性金屬釬焊（AMB）基板主要設(shè)計原則的絕佳機會。不僅設(shè)計工程師需要了解如何優(yōu)化其設(shè)計，工藝與質(zhì)量工程師及其采購人員也應(yīng)了解各種不同的設(shè)計方案及其優(yōu)缺點。如果你是一名新晉工程師，一起來看我們分享的知識吧！如果你是一名資深工程師，看是否從我們的文章中有新收獲。

01 母板設(shè)計

多年以來，羅杰斯一直在生產(chǎn)母板規(guī)格的DBC和AMB基板，力圖在同一母板上容納多個獨立基板。對于大部分氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）和氮化硅（Si3N4）供應(yīng)商而言，7.5”×5.5”母板已經(jīng)成為標準陶瓷尺寸。我們也設(shè)計了各種生產(chǎn)設(shè)備和工具用于處理該母板從來料到終檢的所有工序。原材料的銅片也以稍小于陶瓷板的尺寸裁切， 使得我們的客戶能夠獲得最大7”×5”的母板可用面積。

02 多種形狀，多種交付選擇

DBC和AMB基板可以制成各種形狀，但其中最經(jīng)濟的是矩形。矩形基板可以輕松實現(xiàn)矩陣排布，不留任何側(cè)隙。采用快速且易于實現(xiàn)的激光劃線工藝對基板外緣進行預(yù)切割，可沿劃線手動或用自動設(shè)備分開。當然也可以用激光切割取代激光劃線，但前者速度明顯慢于后者，且在基板切割完成后，還要設(shè)計用于表面清洗與電鍍等后續(xù)工藝的工具與設(shè)備，其要能夠處理多種尺寸的元件，而非處理一種特定的母板尺寸。這一方案明顯不具有商業(yè)可行性。

基板角上可應(yīng)要求增加斜角，一般是45°，但其它角度也可以接受。只要斜角的角度和尺寸不變，它們將不會影響單個基板間的接觸面。此外，相比基板長度和寬度，斜角不得過小或過大。過大會導致母板不夠穩(wěn)定，從而引起制造期間不必要的破損，過小就無法去除斜角。我們可以免費處理裁切、定位槽和內(nèi)凹，但我們強烈建議您在斥資購買模塊輔助模具前，讓羅杰斯先進電子解決方案團隊檢查你的設(shè)計。

圓形、橢圓形或其它復(fù)雜形狀均可行，但它們需要用激光從母板上切割出來?；逋ǔＪ亲鳛閱我辉M行交付，但矩形基板可作為母板設(shè)計交付，進行或不進行預(yù)切割均可。最適合自己公司的方案取決于自己的商業(yè)模式。有些模塊制造商需要大批購買少量幾種基板，有些則需要小批購買很多種類的基板。根據(jù)你所使用的或計劃使用的生產(chǎn)設(shè)備和工具，我們可以以單一基板或以母板的形式交付，結(jié)果完全不同。單一元件容易上手，所以是開始新設(shè)計的不二之選。相對地，如果你希望在精簡設(shè)備與工具成本的同時，優(yōu)化大規(guī)模生產(chǎn)的人工與工藝成本，母板將是你的最優(yōu)選擇。

03 優(yōu)化基板尺寸，增加母板表面積

你可以根據(jù)單一基板的尺寸與形狀，在每張母板上排布最多一千塊基板。雖然超大和超小基板在理論上都是可行的，但都存在一些特定的問題。超小基板需要花很長時間在激光劃線、切割、最終檢驗和包裝上。而為了達到產(chǎn)品要求，通常還需要特殊的切割工具和定制的托盤包裝。經(jīng)驗表明，長寬小于15 mm的基板生產(chǎn)成本更高。相反，超大基板更容易處理，但只能由最優(yōu)質(zhì)基板原板制成。質(zhì)量低劣的基板原板會出現(xiàn)大量缺陷，無法通過最終檢驗。

圖1：能夠100%利用母板表面的基板尺寸

設(shè)計基板時需要考慮的另一重要問題是如何充分利用7”×5”的母板可用面積。設(shè)計中沒有用到的面積會報廢，但也算在總基板成本中。理想情況下，基板尺寸應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)100%的利用率。圖1列出了可排布1-100基板的的最佳尺寸。理論上，所有矩形基板都是可行的，但長條形沒有正方形常見。根據(jù)應(yīng)用中基板的可用面積，長寬比不應(yīng)超過系數(shù)“2”，否則會導致單一基板的過度彎曲。彎曲是基板芯片封裝工藝以及后續(xù)底板或散熱底板裝配工藝中的一個重要參數(shù)?？上У氖牵宀⒉皇峭耆降?，影響其彎曲的因素眾多，例如形狀、尺寸、長寬比、是在母板長邊還是短邊、電路設(shè)計以及銅和陶瓷的厚度。