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引言
随着电子技术的飞速发展，功率器件对散热性能和可靠性的要求不断提高陶瓷基板厂家 。 陶瓷基板作为功率器件散热封装中的关键材料，以其优异的电绝缘性、高热导率和机械强度，成为承载大功率电子元件的重要选择。如图所示为焊接式IGBT功率模块 的横截面示意图，主要包含IGBT芯片、 芯片焊接层、功率引出脚、陶瓷基板(DBC)、散热铜基板、键合线、灌封材料、 塑料外壳等。由于陶瓷材料本身的高导热率，目前氧化铝和氮化铝常用作焊接式IGBT功率模块中的DBC覆铜基板材料。DBC中的陶瓷基板与表层铜在氧气作用下， 通过铜-氧共晶的紧密结合，实现了裸芯片表面封装及高功率器件模块封装。
在众多陶瓷基板技术中，直接覆铜基板（Direct Bonded Copper，DBC）因其高效的散热性能和机械稳定性，被广泛应用于功率半导体模块、电动汽车控制器和可再生能源变换器等领域陶瓷基板厂家 。
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关于“DBC”工艺
DBC（Direct Bonded Copper，直接覆铜）技术由J.F. Burgess和Y.S. Sun于1970年代首次推出陶瓷基板厂家 。在1980年代中期，美国通用电气（GE）的DBC研究团队使该技术实用。DBC陶瓷基板是在1000 ℃以上的高温条件下，在含氧的氮气环境中加热处理，使得铜箔与陶瓷基板通过共晶键合方式形成紧密结合， 其工艺流程如下图所示（陶瓷基片和铜箔的清洗烘干→铜箔预处理→铜箔与陶瓷基片的高温共晶键合→冷热阶梯循环冷却→质检→按要求刻蚀图形→化学镀镍(或镀金)→质检→激光划片、切割→成品质检→真空或充氮气包装→入成品库）。这种技术具有较高的键合强度，以及出的导热性和热稳定性。目前常用的陶瓷基板材料包括氧化铝（ Al₂O₃）、氮化铝（AlN）和氧化锆增韧氧化铝（ZTA）。
该技术的核心结合方式就在上部分提到的共晶键合，在高温中使铜箔中的氧与陶瓷基板表面发生化学反应，形成一层Cu-O-Al或Cu-O-N化合物，实现铜与陶瓷的牢固连接陶瓷基板厂家 。得益于铜箔与陶瓷间共晶键合强度较高，DBC基板的铜厚一般可以做到100~600μm，同时陶瓷和铜具有良好的导热性。
DBC基板的性能不仅取决于铜层与陶瓷基板的结合质量，还受陶瓷基板材料的特性影响陶瓷基板厂家 。常见的陶瓷基板材料包括氧化铝（Al₂O₃）和氮化铝（AlN），它们在热导率、热膨胀系数、化学活性等方面存在显著差异，这直接影响铜与陶瓷之间的连接机理及界面性能表现。
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关于结合机理
氧化铝 （Al₂O₃）与铜的结合 ：主要通过化学反应生成CuAlO₂或CuAl₂O₄等化合物来增强结合力，根据如下相图所示温度区间在1065-1083℃陶瓷基板厂家 。通过在高温下形成的结合层，确保铜和氧化铝之间的热传导和机械结合性。
Cu2 O+ Al₂O₃=2 CuAlO₂
CuO+ Al₂O₃= CuAl₂O₄
氮化铝 （AlN）与铜的结合 ：由于 AlN 陶瓷对铜的浸润性能差，所以在敷接前必须对其表面氧化处理，通常是将 AlN 陶瓷在空气中加热氧化，在其表面生成一层致密的氧化铝，再通过该氧化铝层实现铜与 AlN 陶瓷基板的结合， Al₂O₃膜厚度决定了敷接质量陶瓷基板厂家 。 在氮化铝和铜的界面处主要形成的是形成Cu-N化合物（如Cu₃N）和少量CuAlO₂（来自AlN中表面氧化层的参与）。由于氮化铝基板表面氮元素的活性，化学反应更容易进行，界面结合更强。
氧化铝因其化学稳定性较强，主要通过铜氧化后形成Cu₂O和Al₂O₃界面键合，其工艺成熟且成本较低，适合对热导率要求较低但成本敏感的应用场景陶瓷基板厂家 。相比之下，氮化铝具有更高的热导率，但其化学活性较高，铜与氮化铝的界面连接涉及复杂的化学反应过程，能够提供更优异的热性能和机械性能，适合高性能功率器件的需求。
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关于结合强度的影响因素
DBC工艺中影响铜与陶瓷结合强度的因素较多陶瓷基板厂家 ，关键控制点主要为以下三点:
A：氧含量
氧的引入是影响结合强度的一个重要因素，由于氧含量很难精确控制，一般有两种方式：（1）将铜箔在空气中氧化，在铜表面生成一定厚度的CuO层；（2）在弱氧环境下，在铜表面氧化生成一定厚度的 Cu2 O; 两种方法效果相同，但从经济角度考虑，第1种方式成本更低陶瓷基板厂家 。
B：温度
铜在加热的过程中下表面会形成一层很薄的Cu2O陶瓷基板厂家 。由相图中可知，当加热温度达到1065℃~1083℃，则会形成Cu-O的共晶液体，共晶液体中的氧化亚铜( Cu2 O)与氧化铝( Al₂O₃)具有良好的亲合性，能降低界面能，使铜(Cu)与氧化铝 Al₂O₃被共晶液体润湿，同时会在界面处发生化学反应，铜原子会扩散渗透到 Al₂O₃陶瓷中，进而形成Cu-O-Al键结，从而形成牢固的化学键及形成化合物CuAl O2 。在理论上只要温度介于1065°C~1083°℃之间即可实现敷接，但在实际敷接过程中必须要生成一定量的共晶液，若共晶液相对较少则难于实现敷接或结合强度较低。
C：保温时间
保温时间长短可对Cu/ Al₂O₃结合强度有明显影响陶瓷基板厂家 。DBC基板保温时较短时界面层生成较少，导致接合强度较低。随着保温时间的增加，Cu/ Al₂O₃间的界面逐渐变厚，结合强度也会随之提高；然而，保温时间过长则会导致界面反应层过厚，界面会形成许多缺陷导致结合强度的下降。
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DBC基板供应商（部分陶瓷基板厂家 ，以下顺序不企业排名）
（1）贺利氏是一家全球领先的贵金属技术、材料和先进电子材料供应商，总部位于德国陶瓷基板厂家 。贺利氏提供包括热管理、电子封装材料在内的多种产品，涵盖了从半导体到工业应用的广泛领域。贺利氏在热管理和电子封装领域，提供如导热材料、金属化陶瓷基板、热界面材料等产品。 贺利氏的DBC陶瓷基板在高功率电子设备、汽车电子、LED、半导体封装等方面有广泛应用。
（2）罗杰斯公司是一家总部位于美国的高性能材料供应商，专注于高频电子材料、热管理材料和电子封装解决方案陶瓷基板厂家 。罗杰斯在电路板材料、陶瓷基板、热界面材料等领域具有较强的技术积累，尤其在高频、高温领域应用广泛。罗杰斯提供用于高频和高功率电子的陶瓷基板，适用于半导体、射频通信、功率模块等领域；
（3）富乐华（Fujikura Ltd.）是一家总部位于日本的跨国公司，主要提供高性能材料和电子产品，广泛应用于通信、能源、汽车、电子和工业领域陶瓷基板厂家 。富乐华的陶瓷基板和热管理材料在高功率电子和射频领域具有重要影响力。富乐华提供包括陶瓷基板（如DBC基板）、热管理解决方案、封装材料等产品。其陶瓷基板在高功率电子器件中提供高效的热导性，广泛应用于功率半导体、汽车电子等领域；
（4）NGK电子设备公司是日本知名的陶瓷材料供应商，隶属于NGK Insulators（日本特殊陶业）陶瓷基板厂家 。该公司在高性能陶瓷技术方面具有深厚积累， 提供包括DBC基板在内的多种高导热陶瓷材料。 以高纯度氧化铝和氮化铝为基材，通过先进的金属化技术生产高可靠性的DBC基板。
（5）CeramTec是一家总部位于德国的全球领先的陶瓷解决方案提供商陶瓷基板厂家 。其产品涵盖了高性能陶瓷基板和热管理材料。擅长高温共烧（HTCC）和低温共烧（LTCC）技术， 并在DBC基板的生产和应用中占有一席之地，产品具有高导热性和优异的机械强度。
（6）合肥圣达是一家本土的先进陶瓷材料制造商，专注于高性能DBC陶瓷基板的研发、生产和销售陶瓷基板厂家 。提供以氮化铝和氧化铝为基材的DBC基板，采用高精度金属化技术，产品兼具优异的导热性能和机械稳定性。
（7）浙江精瓷半导体是一家专注于半导体封装材料的公司，特别是高性能陶瓷基板的生产和应用陶瓷基板厂家 。以DBC和AMB技术为核心，生产高导热、高可靠性的陶瓷基板，为国内外客户提供优质的热管理解决方案。产品广泛应用于电力电子、汽车电子、新能源设备等领域。
（8）江丰同芯半导体材料有限公司，成立于2022年4月陶瓷基板厂家 。由江丰电子材料有限公司控股，是专业从事功 率半导体陶瓷覆铜基板（AMB、DBC）材料相关的集研发、 制造、销售于一体的先进制造型企业。产品主要应用于新能源汽车、通讯、轨道 交通、白家电、及绿电力系统等众多领域。
（9）福建华清电子材料科技有限公司成立于2004年，是国内领先的氮化铝陶瓷基板材料供应商陶瓷基板厂家 。 其产品类型涉及 氧化铝、氮化铝基板及其DBC覆铜板，产品被广泛应用于HBLED、光通信、IGBT、功率器件、TEC等高端应用；
（10）深圳陶陶科技是一家专注于高导热陶瓷材料和金属化基板生产的公司，服务于功率半导体、光电设备和LED行业陶瓷基板厂家 。致力于研发 高导热氮化铝基板和DBC陶瓷基板，提供高效散热和高可靠性的热管理解决方案。