陶瓷銅基板的直接原材料主要有銅帶和陶瓷基板，以及特殊的活性金屬釬料（以AMB為例）。

銅帶：目前在工業(yè)上廣泛采用Cu-OFE（含銅>99.99%，氧<0.0005%）。它以條帶形式供應(yīng)，使用前應(yīng)壓制和切割成與供應(yīng)的陶瓷尺寸相同的銅箔，由于在粘接前要進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，因此對(duì)銅帶的儲(chǔ)存壽命沒(méi)有嚴(yán)格要求。

活性金屬釬料：是一種具有一定粘合性的混合膏狀材料，為防止其特性發(fā)生任何變化，通常在零下溫度下儲(chǔ)存，使用前應(yīng)立即解凍和混合。

陶瓷：AMB和DBC使用的陶瓷材料不同，DBC中使用的陶瓷材料主要有AI2O3和AIN，其中氧化鋁在技術(shù)上比氮化鋁更成熟，在價(jià)格上也有優(yōu)勢(shì)，因此市場(chǎng)上80%的DBC都采用了氧化鋁。AMB中使用的陶瓷材料具有較高的導(dǎo)熱性的Si3N4，Si3N4以粉末形式供應(yīng)，經(jīng)過(guò)一系列的混合、共混、印刷、成型，可加工成AMB生產(chǎn)所需的陶瓷片。

絲網(wǎng)印刷前，應(yīng)將活性金屬釬料從零下溫度的環(huán)境中取出，在室溫下放置一段時(shí)間，以保證粘合性和印刷性能。印刷前應(yīng)將解凍的活性金屬釬料離心攪拌，除去焊料中的氣泡，保證溶劑和活性劑充分混合，防止印刷時(shí)缺焊料

在DBC制備中將銅和金屬結(jié)合，在銅和陶瓷基板之間引入氧元素；然后共晶時(shí)將在1065℃形成；之后，陶瓷基板與銅反應(yīng)生成CuAIO2或Cu（AIO2），從而實(shí)現(xiàn)銅與陶瓷的共晶結(jié)合。

表面處理后的銅和陶瓷將被恰取并放置在真空爐的裝載處，然后放入爐腔中進(jìn)行粘合。鍵合工藝是整個(gè)DBC工藝流程的核心，是影響良率的瓶頸（國(guó)內(nèi)部分供應(yīng)商只能實(shí)現(xiàn)90%良率）。影響良率的缺陷是銅和陶瓷之間的氣泡。

在AMB制備中，活性金屬焊料用于結(jié)合銅和陶瓷基板，含Ti/Ag/Cu等元素的釬料與陶瓷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成可被液態(tài)釬料潤(rùn)濕的反應(yīng)層，從而實(shí)現(xiàn)金屬在工件表面的焊接，沒(méi)有金屬化的陶瓷。

AMB基板制備技術(shù)是DBC技術(shù)的發(fā)展，采用活性金屬釬料降低接合溫度，從而降低陶瓷基板的熱應(yīng)力。由于AMB基板的鍵合是利用活性金屬焊料與陶瓷之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且AMB中使用的Si3N4和AI2O3具有更高的熱導(dǎo)率用在DBC中，AMB基板可以實(shí)現(xiàn)更好的散熱和絕緣性能及更高的可靠性，因此可以用來(lái)承載大功率芯片，主要用于電動(dòng)汽車(chē)功率模塊。DBC基板通常用于冰箱、空調(diào)等中小功率消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。

目前，活性焊料的制備是制備AMB基板的關(guān)鍵技術(shù)。活性金屬焊料可分為高溫焊料（活性金屬包括Ti、V和Mo，焊接溫度為1000-1250℃）、中溫焊料（活性金屬包括Ag-Cu-Ti，載在 700-800 °C的保護(hù)氣體或真空中進(jìn)行焊接）和低溫焊料（活性金屬包括 Ce、Ga和Re，在200-300 °C的焊接溫度下）。中高溫活性焊料成分簡(jiǎn)單、操作方便、機(jī)械強(qiáng)度高，已廣泛應(yīng)用于金屬-陶瓷結(jié)合。

氣泡也是AMB釬焊工藝的一個(gè)關(guān)鍵缺陷。因此，在鍵合/釬焊過(guò)程之后引入超聲波掃描，以檢測(cè)在鍵合/釬焊過(guò)程中產(chǎn)生的銅下面的氣泡。由于隱藏的氣泡會(huì)影響半導(dǎo)體模塊的整體散熱，從而導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品交付給半導(dǎo)體工廠時(shí)存在可靠性風(fēng)險(xiǎn)，因此半導(dǎo)體工廠在驗(yàn)證陶瓷銅基板時(shí)會(huì)進(jìn)行可靠性測(cè)試，包括SAM（超聲波掃描）熱沖擊3000次后進(jìn)行測(cè)試，從而檢查銅和陶瓷之間是否有分層。

陶瓷-銅基板的蝕刻圖案通過(guò)層壓蝕刻工藝形成，如圖10所示。

貼合：在整個(gè)母卡上鍍一層ITO導(dǎo)電膜（Indium Tin Oxide），用于導(dǎo)電；

照片印刷：用ITO在母卡表面電鍍光刻膠材料并烘烤。由于光刻膠材料的高靈敏度，在工藝過(guò)程中需要黃光；

曝光：紫外光穿透掩膜板照射到待曝光產(chǎn)品的光刻膠表面。紫外光可以穿透掩模版的透明部分撞擊光刻膠引起光刻膠反應(yīng)，但不能穿透掩模版的不透明黑色部分引起反應(yīng)。通過(guò)這種方式，可以將掩模版上的圖案投影到母卡上的光刻膠涂層上；

顯影：曝光后，將顯影液噴在產(chǎn)品表面，溶解并去除母卡表面發(fā)生反應(yīng)的光刻膠。沒(méi)有暴露在紫外線下且沒(méi)有反應(yīng)的部分將保留在主卡的表面上；

蝕刻：用顯影液處理后，將帶有圖案的母卡浸入酸溶液中進(jìn)行腐蝕。母卡表面沒(méi)有被光刻膠覆蓋的銅部分會(huì)被蝕刻掉，留下被光刻膠保護(hù)的部分，形成蝕刻圖案。銅下面的釬料不會(huì)被酸溶液腐蝕。蝕刻深度可以通過(guò)控制制造過(guò)程中酸溶液的濃度和母卡的浸泡時(shí)間（鋼帶的速度）來(lái)控制。

剝離：蝕刻后將剝離液噴灑在母卡表面。剝離液會(huì)溶解母卡表面殘留的光刻膠，露出未被蝕刻的銅表面，從而形成第一層的蝕刻圖案。

對(duì)于層壓-蝕刻工藝，蝕刻深度是重要的IPC監(jiān)控項(xiàng)目。這通常是測(cè)量的，并且在剝離后將監(jiān)測(cè) CPK 性能。

對(duì)于DBC產(chǎn)品，一次蝕刻即可形成最終圖案。但在制備AMB基板時(shí)，由于有一層額外的焊料，需要重復(fù)層壓蝕刻過(guò)程，但蝕刻液的種類(lèi)要相應(yīng)調(diào)整，例如可以使用氫氟酸去除焊料顯示陶瓷基板，從而使AMB表面的線條滿足電性能要求。

根據(jù)客戶后續(xù)的應(yīng)用，可以在陶瓷-銅基板的表面進(jìn)行不同的鍍層處理，行業(yè)常用的鍍層有鍍銀、鍍金、鍍鎳等。鍍銀工藝以舉例說(shuō)明

在化學(xué)鍍前，應(yīng)將陶瓷銅基板表面的銅清洗干凈，去除異物。表面清潔的基材應(yīng)再次進(jìn)行酸處理，以去除表面的氧化物。之后，對(duì)基板進(jìn)行蝕刻并浸入鍍液中，完成表面電鍍，最后對(duì)基板表面進(jìn)行清洗和干燥。

電鍍厚度是電鍍過(guò)程中重要的IPC監(jiān)控項(xiàng)目。可采用XRF（X射線熒光光譜儀）測(cè)量鍍層厚度，進(jìn)行CPK監(jiān)測(cè)。根據(jù)目前的監(jiān)測(cè)，整體主卡不同地方的鍍層厚度可能相差很大，可能導(dǎo)致整批鍍層厚度波動(dòng)較大，影響客戶的應(yīng)用。

學(xué)鍍后，利用工業(yè)激光沿鋸切街對(duì)母卡進(jìn)行預(yù)切割，為后續(xù)的手工切單做準(zhǔn)備。由于銅經(jīng)過(guò)蝕刻，激光切割主要作用在陶瓷基板上單片之間的鋸齒道上，切割深度要嚴(yán)格控制。業(yè)界主流激光器包括CO2激光器（二氧化碳激光器，如圖12）和USP激光器（超短脈沖激光器）。

CO2激光器是一種氣體分子激光器，工作物質(zhì)為CO2，輔助氣體包括氮?dú)狻⒑狻錃夂碗瘹狻＠肅O2分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，產(chǎn)生波長(zhǎng)為10.6 μm的紅外激光，具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率、更大的功率、更高的激光光束光學(xué)質(zhì)量、更好的相干性和更高的工作效率。穩(wěn)定性好，因此通常用于工業(yè)金屬切削。

CO2激光的切割方式為單點(diǎn)沖擊，會(huì)對(duì)陶瓷基板造成深度損傷。如圖13 (a)?表面形貌和?(b)?表面斷面在單點(diǎn)沖擊下的 SEM 照片。

與CO2激光相比，USP激光對(duì)陶瓷上的鋸切道損傷更小，切割面成型效果更好。由于其正面優(yōu)勢(shì)，USP激光切割目前正在國(guó)內(nèi)部分工廠替代CO2激光，并可能擴(kuò)展到海外供應(yīng)商。如圖16劃線比較(a) CO2激光(b) USP激光。

由于母卡在激光切割后并未完全斷開(kāi)形成單片陶瓷基板銅，因此需要進(jìn)行單片化。切單時(shí)應(yīng)控制好強(qiáng)度，防止陶瓷片邊緣崩邊或開(kāi)裂。分片后，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外觀全檢，挑出相應(yīng)缺陷并記錄。目前常見(jiàn)的缺陷有劃痕、破角、腐蝕孔、漏銅和氧化污垢等。