陶瓷覆銅板是在高溫，流動氣氛下銅帶與陶瓷基片通過高溫熔煉和擴散過程而形成的一種高導熱、高絕緣強度的復合材料，既具有陶瓷的高導熱性、高電絕緣性、高機械強度、低膨脹等特性，又具有無氧銅金屬的高導電性和優(yōu)異的焊接性能，是 IGBT 等功率模塊封裝的不可或缺的關鍵材料。

隨著功率器件技術發(fā)展，與此相適應的電子封裝與基板材料的開發(fā)趨勢要求材料具有高純度、低應力、低熱膨脹、高熱傳導和高耐熱性等特征。今天我們一起來了解半導體功率器件陶瓷覆銅板用銅帶。

1.陶瓷覆銅板對銅帶要求高

陶瓷覆銅板 AMB 和 DBC 工藝均需要無氧銅帶。以 DBC 為例，DBC 工藝流程為：首先將無氧銅板貼合在陶瓷板單側或雙側，然后在接近銅熔點的高溫和含微量氧氣的氣氛下，使無氧銅板表面形成Cu+Cu2O 共晶熔體薄層，保溫一段時間后，共晶熔體充分浸潤進無氧銅板和陶瓷板中，形成兩者之間的牢固結合。

圖 DBC工藝流程

普通無氧銅的耐熱性較差，經高溫熱處理后，晶粒迅速長大，晶粒尺寸甚至可達毫米級，這將在無氧銅板與陶瓷板的結合面及其自由表面處形成“橘皮組織”，增加無氧銅板的表面粗糙度。

圖 普通無氧銅的晶粒生長，來源：古河電工

一方面，結合面粗糙度的增加會加大無氧銅板與陶瓷板之間的間隙，進而導致銅/陶瓷結合強度降低甚至結合失??；

另一方面，自由表面粗糙度的增加也會給后續(xù)刻蝕、清洗、焊接等工藝帶來一系列負面影響，進而導致銅/元件焊縫強度降低甚至焊接失敗。

此外還存在下一工序的檢查精度降低、鍍膜后外觀變差等問題。

圖 陶瓷覆銅板用無氧銅與普通無氧銅在形成結晶顆粒方面的對比（800℃,1H），來源：古河電工

晶粒大小將影響銅帶和陶瓷的結合強度。晶粒較細，銅帶與陶瓷基板結合非常緊密，有著結合力高、電阻率低的優(yōu)點。因此，陶瓷覆銅板不僅對銅帶表面質量、公差要求較高，同時對高溫性能和晶粒度均有較高要求。為確保無氧銅帶滿足使用要求，制定專用生產工藝，通過材料、加工率和退火工藝控制，同時嚴格控制薄帶板型、表面質量控制等難題，確保無氧銅帶滿足高溫熱穩(wěn)定性。

2.高端無氧銅帶亟需國產化

陶瓷覆銅板用無氧銅必須具有優(yōu)異的耐熱性，在高溫下要保持細晶狀態(tài)，目前高端無氧銅主要依賴國外進口。隨著國內功率半導體器件行業(yè)快速發(fā)展，國內企業(yè)越來越多的關注到陶瓷覆銅板用銅帶材料，并進行了開發(fā)，以解決高端無氧銅帶材料的卡脖子問題。

目前陶瓷覆銅板用銅帶相關供應商有：古河電工、JX金屬、金威銅業(yè)、江西銅業(yè)、中銅華中銅業(yè)、博威合金、中鋁洛陽銅加工等。

審核編輯：湯梓紅