陶瓷覆铜板助力芯片IC

什么是芯片IC？

芯片，英文全称（integrated circuit）简称为IC,指载有集成电路的半导体元件，我们日常生活中看到的，用过的电子设备如手机，电脑，电视，这些电子设备想要运行的主要动力靠的就是这颗小小的芯片。

简单来说，芯片对于发动机的重要性不亚于，发动机对于汽车。

只有指甲盖大小的芯片，为什么这么厉害呢？

别看芯片的体积小，但制造难度非常大，其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。我们一般看到的芯片是这样的↓

但是在显微镜下，如同街道星罗棋布，无数的细节令人惊叹不已。

原来，指甲盖大小的芯片，上面却有数公里的导线和几千万甚至上亿根晶体管。

为了让这些纳米级的元件“安家落户”，芯片在投入使用前，要经历上百道工序的纳米级改造……

芯片的制造

1.打造“地基”硅晶元

芯片的地基名为「硅晶圆」。无论电路图被设计成什么样，最终都要叠加到它的身上。而「硅晶圆」最初的模样我们都见过我们所熟悉的沙子，在沙子中加入碳，在高温作用下，转化为纯度约99.99%的硅。硅经过熔炼，从中拉出铅笔状的硅晶柱，也就是硅锭。再通过钻石刀将硅晶柱切成圆片抛光后便形成硅晶圆，芯片的地基就完成了。

2.光刻

首先在硅片上涂抹光刻胶。然后用紫外线透过掩膜照射光刻胶，掩膜上印着预先设计好的电路图案。光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉，清除后留下的图案和掩膜上的一致。再用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分，剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。蚀刻完成后，清除全部光刻胶，露出一个个凹槽。

3.掺杂

通过离子注入，赋予硅晶体管的特性，把硼或磷注入到硅结构中。接着填充铜，以便和其他晶体管互连。然后可以在上面再涂一层胶，再做一层结构。一般一个芯片包含几十层结构，就像密集交织的高速公路。

4.封装测试

芯片做好后， 精细的切割器将芯片从晶圆上切下来，焊接到基片上，装壳密封。经过测试后就可以包装销售了。

芯片的进化，就是芯片变小的过程，提升芯片的性能，有很多的手段，但是大多数人都选择从基板入手。

所有的电子器件对热量都是敏感的，而随着芯片输入功率的不断提高，芯片体积不断地缩小，大耗散功率带来的大发热量给封装材料提出了更新、更高的要求。基板是连接内外散热通路的关键环节，兼有散热通道、电路连接和对芯片进行物理支撑的功能。对高功率产品来讲，其封装必须具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。

散热效陶瓷基板：提升散热效率满足高功率需求

以PPA(聚邻苯二甲酰胺)树脂为原料的贴片式基板，通过添加改性填料来增强PPA原料的某些物理、化学性质，从而使PPA材料更加适合注塑成型及贴片式基板的使用。PPA塑料导热性能很低，其散热主要通过金属引线框架进行，散热能力有限，只适用于小功率封装。 金属本身的导热系数良好，但是要做到电热分离，仍需要再导入一个绝缘层来。由于绝缘层的热导率极差，此时热量虽然没有集中在芯片上，但是却集中在芯片下的绝缘层附近，一旦做更高功率，散热的问题就会浮现。同时由于绝缘层的关系，使得金属基板无法承受高温焊接，同时也限制了封装结构的优化，不利于散热。且由于金属本身成本的问题，金属基板明显与市场发展方向是不匹配的。

陶瓷凭借本身材料的特性，有效地弥补了金属基板所具有的缺陷，从而改善基板的整体散热效果。Al2O3陶瓷覆铜板虽是目前产量最多、应用最广的陶瓷覆铜板，但由于其热膨胀系数相对Si单晶偏高，导致Al2O3陶瓷覆铜板并不太适合在高频、大功率、超大规模集成电路中使用。目前AlN被认为是新一代半导体基板和封装的理想材料。

AlN陶瓷材料从20世纪90年代开始得到广泛地研究而逐步发展起来，是目前普遍认为很有发展前景的电子陶瓷封装材料。AlN陶瓷覆铜板的散热效率是Al2O3的7倍之多，AlN应用于高功率的散热效益显着，进而大幅提升的使用寿命。AlN陶瓷覆铜板的缺点是即使表面有非常薄的氧化层也会对热导率产生较大影响，只有对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN陶瓷覆铜板。

DPC陶瓷覆铜板更加符合高密度、高精度和高可靠性的未来发展方向，对于制造商们来说，它是一种更可行的选择。