現(xiàn)代微電子技術(shù)發(fā)展迅猛,芯片功率及模塊功率密度大大升高,電子元件和系統(tǒng)工作熱耗散顯著增加。陶瓷覆銅基板具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性、絕緣性、機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于功率電子、電子封裝、混合微電子與多芯片模塊等領(lǐng)域。
陶瓷覆銅基板工藝主要有直接鍵合銅（DBC）法、活性金屬焊接(AMB)法、直接電鍍銅(DPC)法和激光活化金屬(LAM)法等。其中，直接鍵合銅(DBC)陶瓷基板逐漸取代傳統(tǒng)的PCB基板，廣泛應(yīng)用于多芯片功率半導(dǎo)體模塊電子線路。
DBC是在陶瓷表面(主要是氧化鋁和氮化鋁)鍵合銅箔的一種金屬化方法，它是隨著板上芯片(COB)封裝技術(shù)的興起而發(fā)展出來(lái)的一種新型工藝。
其基本原理是在Cu與陶瓷之間引進(jìn)氧元素，然后在1065～1083℃時(shí)形成Cu/O共晶液相，進(jìn)而與陶瓷基體及銅箔發(fā)生反應(yīng)生成CuAlO2或Cu(AlO2)2，并在中間相的作用下實(shí)現(xiàn)銅箔與基體的鍵合。DBC陶瓷基板所用的材料主要有氧化鋁、氮化鋁以及氧化鈹。
2.1 氧化鋁(Al2O3)
氧化鋁絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、而且價(jià)格低，是DBC技術(shù)的優(yōu)選材料，但是氧化鋁的熱導(dǎo)率低，并且與Si的熱膨脹系數(shù)還有一定的熱失配；
2.2 氮化鋁(AlN)
氮化鋁無(wú)毒，介電常數(shù)適中，熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于三氧化二鋁，和氧化鈹接近，熱膨脹系數(shù)與Si接近，各類Si芯片和大功率器件可以直接附著在AIN基板生而不用其他材料的過(guò)渡層。目前用于DBC技術(shù)中前景廣闊。
氧化鈹是一種常見(jiàn)的DBC技術(shù)用陶瓷材料，低溫?zé)釋?dǎo)率高，制作工藝很完善，可用于中高功率器件。BeO的高熱導(dǎo)率和低損耗特性迄今為止是其他陶瓷材料不可比擬的，但BeO有非常明顯的缺點(diǎn)，其粉末有劇毒。DBC基板在電力電子模塊技術(shù)中，主要是作為各種芯片(IGBT芯片、Diode芯片、電阻、SiC芯片等)的承載體，DBC基板通過(guò)表面覆銅層完成芯片部分連接極或者連接面的連接，功能近似于PCB板。
3.1 熱性能好——陶瓷與金屬界面間沒(méi)有明顯的中間層存在，沒(méi)有底熱導(dǎo)焊料，熱擴(kuò)散能力強(qiáng)；接觸電阻也較低，有利于高功率高頻器件的鏈接。3.2 與Si相匹配的熱膨脹系數(shù)——AIN基片的熱膨脹系數(shù)和Si較接近，各類芯片可以直接焊于DBC基片上，使連接層數(shù)減少，減低熱阻值。簡(jiǎn)化各類半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。由于DBC基片中熱膨脹系數(shù)和Si較為匹配，3.3 工序簡(jiǎn)單——不需要MO-MN法復(fù)雜的陶瓷金屬化工序，不需加焊料，涂鈦粉等；可以將銅箔在鏈接前就制成所需的形狀，免去了連接后的刻蝕工藝；3.4 附著力強(qiáng)——金屬和陶瓷之間具有具有足夠的附著強(qiáng)度；3.5 載流能力強(qiáng)—— 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)用下游很廣。在半導(dǎo)體致冷器，電子加熱器，大功率電力半導(dǎo)體模塊，功率控制電路，功率混合電路，智能功率組件，高頻開(kāi)關(guān)電源，固態(tài)繼電器，汽車電子，太陽(yáng)能電池板組件，電訊專用交換機(jī)，接收系統(tǒng)，激光等多項(xiàng)工業(yè)電子領(lǐng)域均有DBC陶瓷基板的身影。
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