隨著電子設(shè)備的不斷進(jìn)步，芯片集成度的提升和電路設(shè)計的緊湊，使得單位面積的功耗顯著增加，導(dǎo)致熱量積累。這不僅影響設(shè)備性能，還可能導(dǎo)致組件故障。在這種背景下，直接覆銅（DBC）陶瓷基板憑借出色的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，成為重要的電子封裝材料，廣泛應(yīng)用于功率模塊和集成電力電子模塊。

DBC（Direct Bonded Copper，直接覆銅）技術(shù)主要基于氧化鋁陶瓷基板的金屬化，由J.F. Burgess和Y.S. Sun于1970年代首次推出。當(dāng)時，傳統(tǒng)的鋁基板技術(shù)在高功率密度、高頻率和高可靠性方面存在一些局限性，因此需要一種新的技術(shù)來滿足日益增長的電子設(shè)備對散熱性能和電氣性能的要求。

在1980年代中期，美國通用電氣（GE）的DBC研究團(tuán)隊使該技術(shù)實用。

DBC陶瓷基板是在1000 ℃以上的高溫條件下，在含氧的氮氣環(huán)境中加熱處理，使得銅箔與陶瓷基板通過共晶鍵合方式形成緊密結(jié)合。這種技術(shù)具有較高的鍵合強度，以及出色的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性。

隨著電子設(shè)備對功率密度和可靠性要求的不斷提高，DBC陶瓷基板技術(shù)逐漸成為高功率電子器件（如IGBT、GaN等）的散熱和封裝的首選技術(shù)之一。同時，該技術(shù)也在光伏、電動汽車、通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

二、DBC工藝的原理

直接敷銅陶瓷基板(DBC)是在銅與陶瓷之間加入氧元素，在1065~1083℃溫度間得到Cu-O共晶液，隨后反應(yīng)得到中間相（CuAlO2或CuAl2O4），從而實現(xiàn)Cu板和陶瓷基板化學(xué)冶金結(jié)合，最后再通過光刻技術(shù)實現(xiàn)圖形制備，形成電路。

DBC陶瓷基板分為3層，中間的絕緣材料是Al2O3或者AlN。Al2O3的熱導(dǎo)率通常為24W/(m·K)，AlN的熱導(dǎo)率則為170W/(m·K)。DBC基板的熱膨脹系數(shù)與Al2O3/AlN相類似，非常接近LED外延材料的熱膨脹系數(shù)，可以顯著降低芯片與基板間所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

三、DBC主要工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

1、工藝流程：

陶瓷基片和銅箔的清洗烘干→銅箔預(yù)處理→銅箔與陶瓷基片的高溫共晶鍵合→冷熱階梯循環(huán)冷卻→質(zhì)檢→按要求刻蝕圖形→化學(xué)鍍鎳(或鍍金)→質(zhì)檢→激光劃片、切割→成品質(zhì)檢→真空或充氮氣包裝→入成品庫。

四、DBC陶瓷基板的性能

DBC陶瓷基板集成了高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高機械強度和低熱膨脹等優(yōu)良特性，并兼具無氧銅的高導(dǎo)電性能及優(yōu)異的焊接性能。其主要性能特點包括：

1. 優(yōu)良的絕緣性能：DBC基板可以有效地將芯片與模塊散熱底板隔離，提高模塊的絕緣能力，且陶瓷層的絕緣耐壓可超過2.5KV。

2. 出色的導(dǎo)熱性能：DBC基板的熱導(dǎo)率范圍為20-260W/mK，能有效將IGBT模塊在運行過程中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至散熱底板，保障整體散熱的有效性。

3. 熱膨脹系數(shù)接近硅：DBC基板的熱膨脹系數(shù)（7.1ppm/K）與硅相近，能有效避免對芯片產(chǎn)生的應(yīng)力損害，其抗剝離力達(dá)到20N/mm2，展現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能和抗腐蝕能力。

4. 良好的機械強度：由于使用厚銅箔與高性能陶瓷材料，DBC基板表現(xiàn)出卓越的機械強度和可靠性。

5. 強大的載流能力：銅導(dǎo)體的電性能優(yōu)異，使DBC基板能夠支持高功率容量的應(yīng)用。

五、DBC陶瓷基板的應(yīng)用

DBC陶瓷基板的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋大功率白光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）、微波射頻器件及電子電力器件（IGBT）等多個領(lǐng)域。

雖然AMB和DBA等新型陶瓷基板在市場上逐漸嶄露頭角，但這并不意味著它們能完全取代DBC。在功率和成本的不同應(yīng)用場景下，兩者都有其各自的市場需求。因此，DBC陶瓷基板在未來仍將保持較大的市場空間和應(yīng)用潛力。