隨著電子設備的不斷進步，芯片集成度的提升和電路設計的緊湊，使得單位面積的功耗顯著增加，導致熱量積累。這不僅影響設備性能，還可能導致組件故障。在這種背景下，直接覆銅（DBC）陶瓷基板憑借出色的導熱和導電性能，成為重要的電子封裝材料，廣泛應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。當時，傳統(tǒng)的鋁基板技術在高功率密度、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來滿足日益增長的電子設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研究團隊使該技術實用。

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合。這種技術具有較高的鍵合強度，以及出色的導熱性和熱穩(wěn)定性。

隨著電子設備對功率密度和可靠性要求的不斷提高，DBC陶瓷基板技術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之一。同時，該技術也在光伏、電動汽車、通信等領域得到了廣泛的應用。

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，隨后反應得到中間相（CuAlO2或CuAl2O4），從而實現(xiàn)Cu板和陶瓷基板化學冶金結合，最后再通過光刻技術實現(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的熱導率通常為24W/(m·K)，AlN的熱導率則為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)生的熱應力。

三、DBC主要工藝流程及關鍵技術

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(huán)冷卻→質(zhì)檢→按要求刻蝕圖形→化學鍍鎳(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. 出色的導熱性能：DBC基板的熱導率范圍為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)生的應力損害，其抗剝離力達到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：銅導體的電性能優(yōu)異，使DBC基板能夠支持高功率容量的應用。

五、DBC陶瓷基板的應用

DBC陶瓷基板的應用領域非常廣泛，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用潛力。