隨著電子技術(shù)的發(fā)展，芯片集成度不斷提高，電路布線寬度細(xì)密化，單位面積上功率耗散越來越大，必然造成發(fā)熱量的增加，容易引起器件的失效。直接覆銅（Direct Bond Copper，DBC ）陶瓷基板由于具有良好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能成為重要的電子封裝材料，尤其是在功率模塊（IGBT）和集成電力電子模塊中。目前功率半導(dǎo)體器件所用的陶瓷基板多為 DBC 陶瓷基板，下面我們一起來了解一下什么是 DBC 陶瓷基板？
DBC 技術(shù)主要是基于氧化鋁陶瓷基板發(fā)展起來的陶瓷表面金屬化技術(shù)，最早出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 70 年代，由 J.F.Burgess 和 Y.S.Sun 等人提出，到 80 年代中期，美國(guó) GE 公司的 DBC 研制小組將該技術(shù)實(shí)用化。
經(jīng)過多年的發(fā)展，該技術(shù)不僅在制備工藝、結(jié)合強(qiáng)度和熱循環(huán)疲勞壽命等方面取得了突破性進(jìn)展，而且在電子封裝領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。
目前可選用的陶瓷基片材料有氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）。此外，在 DBC 工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化創(chuàng)新發(fā)展出來的新工藝，例如 FJ Composite 的 S-DBC 技術(shù)，先在陶瓷表面沉積Ti層，再通過熱壓與銅結(jié)合。
圖? S-DBC 工藝與AMB 工藝鍵合界面，來源：FJ Composite
此外，活性金屬釬焊（AMB）和直接敷鋁（DBA ）工藝技術(shù)也是從 DBC 工藝技術(shù)發(fā)展起來的金屬直接敷接陶瓷基板新工藝。這兩個(gè)工藝在這我們就不多說，感興趣的朋友可以看看我們之前的文章。
DBC陶瓷基板是一種通過熱熔式粘合法，在高溫下將銅箔直接燒結(jié)到陶瓷表面而制成的一種復(fù)合基板。直接覆銅技術(shù)是利用銅的含氧共晶液直接將銅敷接在陶瓷上，其基本原理是敷接前或過程中在銅與陶瓷之間引入適量的氧元素，在 1065～1083℃，銅與氧形成 Cu-O 共晶液，DBC 技術(shù)利用該共晶液一方面與陶瓷基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 CuAlO2 或 CuAl2O4 相，另一方面浸潤(rùn)銅箔實(shí)現(xiàn)陶瓷基板與銅板的結(jié)合；然后根據(jù)線路設(shè)計(jì)菲林貼膜曝光顯影，通過蝕刻方式備制線路基板。陶瓷基板直接敷銅板的工藝過程如圖 1 所示。
由于 AlN 陶瓷對(duì)銅的浸潤(rùn)性能差，所以在敷接前必須對(duì)其表面氧化處理，通常是將 AlN 陶瓷在空氣中加熱氧化，在其表面生成一層致密的氧化鋁，再通過該氧化鋁層實(shí)現(xiàn)銅與 AlN 陶瓷基板的結(jié)合，Al2O3膜厚度決定了敷接質(zhì)量。后續(xù)程序與氧化鋁直接敷銅工藝基本相同，如圖2所示。
DBC 陶瓷基板具有陶瓷的高導(dǎo)熱、高電絕緣、高機(jī)械強(qiáng)度、低膨脹等特性，又兼具無氧銅的高導(dǎo)電性和優(yōu)異焊接性能，且能像PCB線路板一樣刻蝕出各種圖形。
使用DBC基板作為芯片的承載體，可有效的將芯片與模塊散熱底板隔離開，DBC基板中間的Al2O3陶瓷層或者AlN陶瓷層可有效提高模塊的絕緣能力(陶瓷層絕緣耐壓>2.5KV)。
DBC基板具有良好的導(dǎo)熱性，熱導(dǎo)率為20-260W/mK，IGBT模塊在運(yùn)行過程中，在芯片表面產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量可有效的通過DBC基板傳輸?shù)侥K散熱底板上，再通過底板上的導(dǎo)熱硅脂傳導(dǎo)于散熱器上，完成模塊的整體散熱流動(dòng)。
DBC基板膨脹系數(shù)同硅（芯片主要材質(zhì)為硅）相近（7.1ppm/K），不會(huì)造成對(duì)芯片的應(yīng)力損傷，DBC基板抗剝力>20N/mm2，具有優(yōu)秀的機(jī)械性能，耐腐蝕，不易發(fā)生形變，可在較寬溫度范圍內(nèi)使用。
厚銅箔和高性能陶瓷材料使DBC基板具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性。
由于銅導(dǎo)體電性能優(yōu)越，且有將強(qiáng)的載流能力，因此可以實(shí)現(xiàn)高功率容量。
DBC 陶瓷基板的應(yīng)用廣泛，包括大功率白光 LED 模組、紫外/深紫外 LED 器件封裝、激光二極管（LD）、汽車傳感器、制冷型紅外熱成像、5G光通信、高端制冷器、聚焦型光伏（CPV）、微波射頻器件、電子電力器件（IGBT）等眾多領(lǐng)域。
雖有AMB、DBA等新型陶瓷基板的出現(xiàn)，但并不意味著能完全替代DBC，在功率和成本的應(yīng)用場(chǎng)景下，有各自的應(yīng)用場(chǎng)景，DBC仍有很大的市場(chǎng)空間空間。
四、國(guó)內(nèi)DBC陶瓷基板廠商名單
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淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司
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合肥圣達(dá)電子科技實(shí)業(yè)有限公司
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南通威斯派爾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
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東莞市簡(jiǎn)創(chuàng)電子科技有限公司
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西人馬聯(lián)合測(cè)控（泉州）科技有限公司
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篇幅有限我們這里不做具體的企業(yè)介紹，后期再為大家詳細(xì)介紹。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：什么是直接覆銅（DBC）陶瓷基板？附國(guó)內(nèi)廠商名單
