DBC直接覆铜陶瓷基板的工艺流程和性能优势

    DBC直接覆铜陶瓷基板采用DBC工艺制作，DBC英文简称是”Direct Bonding Copper”，直接覆铜陶瓷基板的意思。DBC陶瓷覆铜基板是采用陶瓷粉体如氧化铝，氮化铝，或者掺杂氧化锆，经过流延，烧结制成陶瓷基板，然后进行金属化，制备成陶瓷覆铜板。

  一，陶瓷覆铜基板的分类：

 不过这里要注意的是，DBC只是陶瓷基板做成陶瓷覆铜板的一种方式，

此外还有DPC直接电镀铜陶瓷基板、AMB活性金属焊接陶瓷基板，LAM活性金属焊接陶瓷基板等。

      在当前功率半导体发展势头正猛之时，DBC基板也备受关注，接下来看一下DBC直接覆铜陶瓷基板的工艺流程以及特点。

  二，DBC陶瓷基板工艺介绍和流程

 直接覆铜（DirectBond Copper，简称DBC）陶瓷基板是一种将高

绝缘性的氧化铝（Al2O3）或氮化铝（AlN）陶瓷基板覆上铜金属的新型复合材料。经由高温1065~1085℃的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与陶瓷产生共晶熔体，使铜与陶瓷基板黏合，形成陶瓷复合金属基板；然后根据线路设计菲林贴膜曝光显影，通过蚀刻方式备制线路基板。 主要应用于功率半导体模块封装、制冷器及高温垫片。

DBC基板是一种陶瓷表面金属化技术，DBC基板主要有两种材料，Al2O3陶瓷基板和AlN陶瓷基板。氧化铝和氮化铝陶瓷基板的表面金属化技术大致相同。以Al2O3陶瓷基板为例，通过在含氧的氮气N2气氛中，将陶瓷基板加热，使铜Cu箔直接焊覆在氧化铝Al2O3基板上。

DBC基板是一种陶瓷表面金属化技术，DBC基板主要有两种材料，Al2O3陶瓷基板和AlN陶瓷基板。氧化铝和氮化铝陶瓷基板的表面金属化技术大致相同。以Al2O3陶瓷基板为例，通过在含氧的氮气N2气氛中，将陶瓷基板加热，使铜Cu箔直接焊覆在氧化铝Al2O3基板上。

在陶瓷表面金属化过程中，Cu原子与O原子形成的Cu2O共晶液相，润湿了互相接触的Cu箔和Al2O3陶瓷表面，同时还与Al2O3发生反应，生成Cu(AlO2)2、Cu(AlO2)等复合氧化物，充当共晶钎焊用的焊料，使二者牢固的结合在一起。AlN陶瓷基板是一种非氧化物陶瓷，覆接铜箔的关键是使其表面形成符合上述覆接条件的过渡层。在过渡层上覆接铜箔的机理与Al2O3陶瓷基板大致相同。

该技术上世纪70年代初由美国通用电气(GE)公司研发成功。由于该键合技术工艺复杂，后续工艺工序繁琐以及专用工艺设备的限制，致使在DBC技术研发成功的最初十几年内，几乎未能形成DBC陶瓷覆铜板的规模生产。但DBC陶瓷覆铜板的各种优异特性引起美国和西欧大型器件公司的高度重视，经过扎实研发解决了铜和陶瓷的浸润工艺，使DBC陶瓷覆铜板实现了良好的分子键合，大大提高了DBC陶瓷覆铜板的性能。

三，DBC陶瓷基板的性能优势

DBC基板在电力电子模块技术中，主要是作为各种芯片(IGBT芯片、Diode芯片、电阻、SiC芯片等)的承载体，DBC基板通过表面覆铜层完成芯片部分连接极或者连接面的连接，功能近似于PCB板。

     DBC基板具有绝缘性能好、散热性能好、热阻系数低、膨胀系数匹配、机械性能优、焊接性能佳的显著特点。

DBC基板在电力电子模块技术中，主要是作为各种芯片(IGBT芯片、Diode芯片、电阻、SiC芯片等)的承载体，DBC基板通过表面覆铜层完成芯片部分连接极或者连接面的连接，功能近似于PCB板。

DBC基板具有绝缘性能好、散热性能好、热阻系数低、膨胀系数匹配、机械性能优、焊接性能佳的显著特点。

1、绝缘性能好

使用DBC基板作为芯片的承载体，可有效的将芯片与模块散热底板隔离开，DBC基板中间的Al2O3陶瓷层或者AlN陶瓷层可有效提高模块的绝缘能力(陶瓷层绝缘耐压>2.5KV)。

2、导热优异

DBC基板具有良好的导热性，热导率为20-260W/mK，IGBT模块在运行过程中，在芯片表面产生大量的热量，这些热量可有效的通过DBC基板传输到模块散热底板上，再通过底板上的导热硅脂传导于散热器上，完成模块的整体散热流动。

3、DBC基板膨胀系数与芯片接近

DBC基板膨胀系数同硅(芯片主要材质为硅)相近(7.1ppm/K)，不会造成对芯片的应力损伤，DBC基板抗剥力>20N/mm2,具有优秀的机械性能，耐腐蚀，不易发生形变，可在较宽温度范围内使用。

4、焊接性能良好

                                DBC基板在IGBT模组中

DBC基板焊接性能良好，焊接空洞率小于5%，DBC基板具有较厚的铜层,该铜层能够负担很高的电流负载，在相同截面下，仅需要通常PCB板的12%的导电宽度，在单位体积内能传输更大的功率，提高系统和设备的可靠性。

正是由于DBC基板的各种优良性能，DBC基板被广泛应用于各型大功率半导体特别是IGBT封装材料的制备。

四，DBC陶瓷基板都使用什么设备

DBC主要工艺流程为：陶瓷基片和铜箔的清洗烘干→铜箔预处理→铜箔与陶瓷基片的高温共晶键合→冷热阶梯循环冷却→质检→按要求刻蚀图形→化学镀镍(或镀金)→质检→激光划片、切割→成品质检→真空或充氮气包装→入成品库。从工艺流程可以看出，主要涉及设备有清洗设备，烧结炉，刻蚀设备，电镀线，激光设备，划片切割设备等。

     以上是小编分享的关于DBC直接覆铜陶瓷基板的工艺介绍，性能优势以及使用设备，更多DBC直接覆铜陶瓷基板的问题可以咨询金瑞欣特种电路。

                                                                                                                内容来源借鉴：艾邦陶瓷展