DBC直接键合陶瓷基板特性及应用

DBC陶瓷板

一、DBC工艺流程简介

DBC是在陶瓷表面(主要是氧化铝和氮化铝)键合铜箔的一种金属化方法，它是随着板上芯片(COB)封装技术的兴起而发展出来的一种新型工艺。

DBC工艺流程

其基本原理是在Cu与陶瓷之间引进氧元素，然后在1065～1083℃时形成Cu/O共晶液相，进而与陶瓷基体及铜箔发生反应生成CuAlO2或Cu(AlO2)2，并在中间相的作用下实现铜箔与基体的键合。

二、DBC陶瓷基板的主要陶瓷材料

DBC陶瓷基板所用的材料主要有氧化铝、氮化铝以及氧化铍。

三种材料部分性能表

2.1 氧化铝(Al2O3)

氧化铝绝缘性好、化学稳定性好、强度高、而且价格低，是DBC技术的优选材料，但是氧化铝的热导率低，并且与Si的热膨胀系数还有一定的热失配；

2.2 氮化铝(AlN)

氮化铝无毒，介电常数适中，热导率远高于三氧化二铝，和氧化铍接近，热膨胀系数与Si接近，各类Si芯片和大功率器件可以直接附着在AIN基板生而不用其他材料的过渡层。目前用于DBC技术中前景广阔。

2.3 氧化铍(BeO)

氧化铍是一种常见的DBC技术用陶瓷材料，低温热导率高，制作工艺很完善，可用于中高功率器件。BeO的高热导率和低损耗特性迄今为止是其他陶瓷材料不可比拟的，但BeO有非常明显的缺点，其粉末有剧毒。

三、DBC陶瓷基板技术的特征

DBC基板在电力电子模块技术中，主要是作为各种芯片(IGBT芯片、Diode芯片、电阻、SiC芯片等)的承载体，DBC基板通过表面覆铜层完成芯片部分连接极或者连接面的连接，功能近似于PCB板。

3.1 热性能好——陶瓷与金属界面间没有明显的中间层存在，没有底热导焊料，热扩散能力强；接触电阻也较低，有利于高功率高频器件的链接。

3.2 与Si相匹配的热膨胀系数——AIN基片的热膨胀系数和Si较接近，各类芯片可以直接焊于DBC基片上，使连接层数减少，减低热阻值。简化各类半导体结构。由于DBC基片中热膨胀系数和Si较为匹配，

3.3 工序简单——不需要MO-MN法复杂的陶瓷金属化工序，不需加焊料，涂钛粉等；可以将铜箔在链接前就制成所需的形状，免去了连接后的刻蚀工艺；

3.4 附着力强——金属和陶瓷之间具有具有足够的附着强度；

3.5 载流能力强—— 由于铜导体电性能优越，且有将强的载流能力，因此可以实现高功率容量。

四、DBC应用

DBC应用于IGBT模组

DBC陶瓷基板的应用下游很广。在半导体致冷器，电子加热器，大功率电力半导体模块，功率控制电路，功率混合电路，智能功率组件，高频开关电源，固态继电器，汽车电子，太阳能电池板组件，电讯专用交换机，接收系统，激光等多项工业电子领域均有DBC陶瓷基板的身影。

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