直接覆銅陶瓷基板(DBC)是一種將高絕緣性的氧化鋁(AI2O3)或氮化鋁(AIN)陶瓷基板覆上銅金屬的新型復合材料。它是通過在高溫下將銅與陶瓷表面直接結合而成的，無需中間層或粘合劑。根據陶瓷材料的不同,DBC基板可以分為氧化鋁直接覆銅基板(AI2O3-DBC)和氮化鋁直接覆銅基板(AIN-DBC)。如今被廣泛應用于大功率電力電子模塊中，如汽車電子、IGBT、激光器（LD）和聚焦光伏（CPV）等。艾邦建有陶瓷基板產業群，歡迎產業鏈上下游企業加入。
（DBC直接覆銅陶瓷基板 圖源：華清電子）
一、DBC工藝流程、材料及原理
1、工藝流程
陶瓷基片和銅箔的清洗烘干→銅箔預處理→銅箔與陶瓷基片的高溫共晶鍵合→冷熱階梯循環冷卻→質檢→按要求刻蝕圖形→化學鍍鎳(或鍍金)→質檢→激光劃片、切割→成品質檢→真空或充氮氣包裝→入成品庫。
雖然 DBC 基板在實際應用中有諸多優勢，但在制備過程中要嚴格控制共品溫度及氧含量，對設備和工藝控制要求較高，生產成本也較高。此外，由于厚銅刻蝕限制，無法制備出高精度線路層。
2、工藝原理
直接覆銅陶瓷基板(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，隨后反應得到中間相（CuAlO2或CuAl2O4），從而實現Cu板和陶瓷基板化學冶金結合，最后再通過光刻技術實現圖形制備，形成電路。
DBC陶瓷基板分為3層，中間的絕緣材料是Al2O3或者AIN。Al2O3的熱導率通常為24W/(m·K)，AIN的熱導率則為170W/(m·K)。DBC基板的熱膨脹系數與Al2O3/AIN相類似，非常接近LED外延材料的熱膨脹系數，可以顯著降低芯片與基板間所產生的熱應力。
3、材料：
DBC直接覆銅陶瓷基板應用的最常用的材料分別是氧化鋁和氮化鋁。
氧化鋁(Al2O3)：
氧化鋁絕緣性好、化學穩定性好、強度高、而且價格低，是DBC技術的優選材料，但是氧化鋁的熱導率低，并且與Si的熱膨脹系數還有一定的熱失配
氮化鋁(AlN)：
AlN陶瓷比Al2O3陶瓷具有更高的熱導率，在大功率電力電子等需要高熱傳導的器件中逐漸替代Al2O3陶瓷，應用前景廣闊。AlN陶瓷還因其具有低的二次電子發射系數，被看作是功率真空電子器件輸能窗口的首選材料。
二、DBC工藝特點：
直接覆銅陶瓷基板由于同時具備陶瓷的機械強度高、結合力強、防腐蝕以及優良的熱循環性能和銅箔的良好導電性、導熱能力，所以得到廣泛應用。在近幾十年里，覆銅基板在大功率電子封裝方面取得了重要成就這要得益于直接覆銅基板的如下性能：
1、高絕緣性能：
由于陶瓷本身具有高絕緣性，因此可以防止電流泄漏或短路，提高電氣安全性。氧化鋁直接覆銅基板的絕緣強度為15kV/mm，氮化鋁直接覆銅基板的絕緣強度為20kV/mm。
2、優良的熱導性能：
由于銅與陶瓷之間沒有中間層，因此可以有效地傳導熱量，提高散熱效率。氧化鋁直接覆銅基板的熱導率為24W/mK，氮化鋁直接覆銅基板的熱導率為170W/mk。
3、與Si相匹配的熱膨脹系數：
AIN基片的熱膨脹系數和Si較接近，各類芯片可以直接焊于DBC基片上，使連接層數減少，減低熱阻值。簡化各類半導體結構。由于DBC基片中熱膨脹系數和Si較為匹配。
4、強大的載流能力：
由于銅導體電性能優越，且有將強的載流能力，因此可以實現高功率容量。
5、可蝕刻各種圖形：
與PCB基板一樣可以刻蝕出各種結構的圖形。
6、附著力強:
金屬和陶瓷之間具有足夠的附著強度。
三、應用范圍
DBC陶瓷基板廣泛應用于半導體致冷器，電子加熱器，大功率電力半導體模塊，功率控制電路，功率混合電路，智能功率組件，高頻開關電源，固態繼電器，汽車電子，太陽能轉換器，電訊專用交換機，接收系統，激光等多項工業電子領域。其中特別是由于銅箔較厚(100~600m)，在IGBT和LD封裝領域優勢明顯。
文章整理于網絡
2025年8月26日-28日
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