DBA陶瓷基板與DBC陶瓷基板有什么區(qū)別

 功率電子器件不斷發(fā)展，散熱問題成為非常重要的解決問題。在功率電子封裝中，散熱基板不僅承擔(dān)著電氣鏈接和機(jī)械支撐的作用，更是熱量傳輸?shù)闹匾ǖ?。目前功率電子器件用的比較多的散熱基板有DBA陶瓷基板與DBC陶瓷基板，那么DBA陶瓷基板與DBC陶瓷基板有什么區(qū)別。

一，什么是DBA陶瓷基板？有什么優(yōu)勢(shì)？

車載大功率敷鋁基板為復(fù)合動(dòng)力汽車動(dòng)力控制及變換系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，采用是就是DBA陶瓷基板。

圖   DBA陶瓷基板，來源：三菱綜合材料

直接敷鋁陶瓷基板（Direct Bonded Aluminum，DBA）是基于DBC工藝技術(shù)發(fā)展起來的新型金屬敷接陶瓷基板，是鋁與陶瓷層鍵合而形成的基板，其結(jié)構(gòu)與DBC 相似，也可以像PCB一樣蝕刻出各式各樣的圖形。

                                          圖  DBC基板結(jié)構(gòu)，來源：三菱綜合材料

1.DBA陶瓷基板敷接原理

DBA陶瓷基板敷接過程是利用鋁在液態(tài)對(duì)陶瓷有較好的潤(rùn)濕性能來實(shí)現(xiàn)。在660℃以上液態(tài)Al和陶瓷潤(rùn)濕后，隨著溫度的降低，Al就直接在陶瓷表面提供的晶核結(jié)晶生長(zhǎng)，冷卻到室溫實(shí)現(xiàn)兩者結(jié)合。

                                       圖   傳統(tǒng)敷鋁陶瓷基方法：a)液相敷接法，b)金屬過渡法

敷鋁基板技術(shù)有液鋁敷接法和金屬過渡法。金屬鋁在空氣中極易氧化，在鋁液表面生成一層致密的氧化鋁膜，大大降低了鋁液與陶瓷的潤(rùn)濕性，影響陶瓷基板敷鋁過程及敷接強(qiáng)度，因此改善鋁與陶瓷的潤(rùn)濕性是制備DBA陶瓷基板的必要條件?？赏ㄟ^去除鋁表面氧化層，采用一定的措施隔絕氧氣，或通過在陶瓷表面形成一層金屬過渡層，通過Al-金屬共晶液相，解決鋁與陶瓷界面潤(rùn)濕性不佳的問題。

2.DBA陶瓷基板的發(fā)展?fàn)顩r

基于DBA基板的高抗熱震性、低重量，使其有廣泛的應(yīng)用前景和進(jìn)一步推廣改進(jìn)的價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外對(duì) DBA技術(shù)做了大量的研究工作，但對(duì)鋁/陶瓷界面的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面的研究還不夠深入。因?qū)ρ鹾坑袊?yán)格的限制，DBA對(duì)設(shè)備和工藝控制要求較高，基板制作成本較高，且表面鍵合鋁厚度一般在100μm 以上，不適合精細(xì)線路的制作，使其推廣和應(yīng)用受到限制。

二、DBA陶瓷基板的特點(diǎn)、應(yīng)用以及與DBC陶瓷基板的區(qū)別

1，DBA陶瓷基板的特點(diǎn)、應(yīng)用

銅和氧化鋁敷接的溫度較高（>1000℃），界面形成中間相CuAlO2/CuAl2O4，所以敷銅氧化鋁基板的內(nèi)應(yīng)力較大，抗熱震性能相對(duì)較差，在受到熱循環(huán)作用時(shí)，容易在界面處產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致DBC基板整體失效；且CuAlO2/CuAl2O4的導(dǎo)熱性差，影響基板的整體散熱性能。

而鋁和氧化鋁陶瓷基板的敷接是物理潤(rùn)濕，在界面上無化學(xué)反應(yīng)，且純鋁自身良好的塑性能夠緩解界面因熱膨脹系數(shù)不同引起的熱應(yīng)力，抗剝離強(qiáng)度較大，提高了可靠性。

目前，DBA陶瓷基板已被實(shí)際用作混合動(dòng)力汽車和產(chǎn)業(yè)機(jī)器的變頻器的絕緣電路基板，優(yōu)異的性能使其在對(duì)高可靠性有特殊要求的器件上具有巨大的潛力，非常適合用于汽車電子、航空航天等領(lǐng)域。

2，DBA陶瓷基板與DBC陶瓷基板的區(qū)別

鋁的導(dǎo)電性能雖沒有銅優(yōu)越，但鋁來源充足，價(jià)格低廉，與銅相比，鋁具有較低的熔點(diǎn)，與陶瓷基板有相對(duì)較好的浸潤(rùn)性，優(yōu)良的塑性等特點(diǎn)，DBA具有與DBC不同的性能特點(diǎn)：

1）優(yōu)良的抗熱震疲勞性能。金屬鋁具有比銅更低的屈服強(qiáng)度，其塑性變形速率更平緩，在受到熱循環(huán)作用時(shí)，可有效降低鋁和陶瓷之間的內(nèi)應(yīng)力。

2）良好的熱穩(wěn)定性；

3）重量輕，與同結(jié)構(gòu)的DBC相比減輕44%；

4）良好的鋁線鍵合能力；

5）鋁與陶瓷之間的熱應(yīng)力相對(duì)較小。

DBA與DBC 在很多方面類似，但是相比于DBC，DBA具有顯著的抗熱震性能和熱穩(wěn)定性能，且重量輕、熱應(yīng)力小，對(duì)提高在極端溫度下工作器件的穩(wěn)定性十分明顯，因此特別適合用于功率電子電路。同樣DBC陶瓷基板因?yàn)楦层~，能夠承載更大電流、導(dǎo)熱性更好，應(yīng)用更廣泛。更多散熱陶瓷基板可以咨詢金瑞欣特種電路。