【经验】浅谈DBC与AMB基板的设计思路

时间： 2020-03-01 来源：ROGERS

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新年伊始，决心之际，也是研究定制直接键合铜基板（DBC）与活性金属钎焊基板（AMB）主要设计原则的绝佳机会。不仅设计工程师需要了解如何优化其设计，工艺与质量工程师及其采购人员也应了解各种不同的设计方案及其优缺点。如果你是一名新晋工程师，一起来看我们分享的知识吧！如果你是一名资深工程师，看是否从我们的文章中有新收获!

母板设计

多年以来，罗杰斯ROGERS一直在生产母板规格的DBC和AMB基板，力图在同一母板上容纳多个独立基板。对于大部分氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）和氮化硅（Si3N4）供应商而言，7.5”×5.5”母板已经成为标准陶瓷尺寸。我们也设计了各种生产设备和工具用于处理该母板从来料到终检的所有工序。原材料的铜片也以稍小于陶瓷板的尺寸裁切，使得我们的客户能够获得最大7”×5”的母板可用面积。

多种形状，多种交付选择

DBC和AMB基板可以制成各种形状，但其中最经济的是矩形。矩形基板可以轻松实现矩阵排布，不留任何侧隙。采用快速且易于实现的激光划线工艺对基板外缘进行预切割，可沿划线手动或用自动设备分开。当然也可以用激光切割取代激光划线，但前者速度明显慢于后者，且在基板切割完成后，还要设计用于表面清洗与电镀等后续工艺的工具与设备，其要能够处理多种尺寸的元件，而非处理一种特定的母板尺寸。这一方案明显不具有商业可行性。

基板角上可应要求增加斜角，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变，它们将不会影响单个基板间的接触面。此外，相比基板长度和宽度，斜角不得过小或过大。过大会导致母板不够稳定，从而引起制造期间不必要的破损，过小就无法去除斜角。我们可以免费处理裁切、定位槽和内凹，但我们强烈建议您在斥巨资购买模块辅助模具前，让罗杰斯电力电子解决方案（PES）团队检查你的设计。

圆形、椭圆形或其它复杂形状均可行，但它们需要用激光从母板上切割出来。基板通常是作为单一元件进行交付，但矩形基板可作为母板设计交付，进行或不进行预切割均可。最适合自己公司的方案取决于自己的商业模式。有些模块制造商需要大批购买少量几种基板，有些则需要小批购买很多种类的基板。根据你所使用的或计划使用的生产设备和工具，我们可以以单一基板或以母板的形式交付，结果完全不同。单一元件容易上手，所以是开始新设计的不二之选。相对地，如果你希望在精简设备与工具成本的同时，优化大规模生产的人工与工艺成本，母板将是你的最优选择。

优化基板尺寸，增加母板表面积

你可以根据单一基板的尺寸与形状，在每张母板上排布最多一千块基板。虽然超大和超小基板在理论上都是可行的，但都存在一些特定的问题。超小基板需要花很长时间在激光划线、切割、最终检验和包装上。而为了达到产品要求，通常还需要特殊的切割工具和定制的托盘包装。经验表明，长宽小于15 mm的基板生产成本更高。相反，超大基板更容易处理，但只能由最优质基板原板制成。质量低劣的基板原板会出现大量缺陷，无法通过最终检验。

设计基板时需要考虑的另一重要问题是如何充分利用7”×5”的母板可用面积。设计中没有用到的面积会报废，但也算在总基板成本中。理想情况下，基板尺寸应该能够实现100%的利用率。图1列出了可排布1-100基板的的最佳尺寸。理论上，所有矩形基板都是可行的，但长条形没有正方形常见。根据应用中基板的可用面积，长宽比不应超过系数“2”，否则会导致单一基板的过度弯曲。弯曲是基板芯片封装工艺以及后续底板或散热底板装配工艺中的一个重要参数。可惜的是，基板并不是完全平的，影响其弯曲的因素众多，例如形状、尺寸、长宽比、是在母板长边还是短边、电路设计以及铜和陶瓷的厚度。更多有关基板平整度和弯曲的信息，请参阅世强电商平台的技术说明或与电力电子解决方案技术支持团队联系。

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