中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，深圳后浪實(shí)驗(yàn)室利用自主研發(fā)的直接濺射陶瓷基板（Direct Sputtering Ceramic Substrate，DSC）首次完成曝光、顯影、蝕刻等工藝實(shí)現(xiàn)IGBT線路雙面刻蝕，制備的IGBT基板銅層厚度達(dá)300微米，相對(duì)活性釬焊基板（AMB）、直接鍵合基板（DBC），DSC基板具有附著力更強(qiáng)、致密度更高的優(yōu)勢(shì)。

陶瓷基板金屬化新技術(shù)：DSC

隨著高頻、高功率電子電路的發(fā)展，高功率密度、高度集成化成為發(fā)展特點(diǎn)，傳統(tǒng)的電路基板也逐漸演變?yōu)榈徒殡姄p耗、高導(dǎo)熱、耐熱的陶瓷基板，一般陶瓷與電極銅無(wú)法直接潤(rùn)濕，這使得陶瓷金屬化成為行業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題。

陶瓷基板按照工藝主要分為DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC等。在陶瓷基板加工過(guò)程中普遍存在加工溫度過(guò)高、金屬膜層含有雜質(zhì)導(dǎo)致電導(dǎo)率不高，生產(chǎn)過(guò)程存在污染，尤其是電鍍技術(shù)，對(duì)環(huán)保挑戰(zhàn)大。

DSC（Direct Sputtering Ceramic）：即使用高離化、高沉積效率的新型持續(xù)高功率磁控濺射技術(shù)（C-HPMS）直接在陶瓷基板表面沉積一定厚度的金屬導(dǎo)電層，替代DPC工藝，實(shí)現(xiàn)高結(jié)合強(qiáng)度和綠色生產(chǎn)。

工藝核心技術(shù)：C-HPMS

物理氣相沉積法（PVD）是指在真空條件下，采用物理方法，將原料氣化成氣體原子、分子或電離成離子，并通過(guò)濺射或等離子體技術(shù)，在基體表面沉積形成薄膜。物理氣相沉積主要方法有真空鍍膜、離子鍍膜、等離子體鍍膜和濺射鍍膜。濺射鍍膜是目前研究應(yīng)用較成熟的方法，濺射鍍膜是指在真空條件下，讓具有特定能量粒子轟擊固體（靶材）表面，使固體表面原子獲得足夠能量而逃逸，最終在基材表面上沉積形成薄膜。

濺射鍍膜代表性的方法有二級(jí)濺射、三級(jí)濺射、磁控濺射、射頻濺射。深圳后浪實(shí)驗(yàn)室提出的持續(xù)高強(qiáng)度磁控濺射技術(shù)（C-HPMS），與常規(guī)的磁控濺射、高功率脈沖磁控濺射HiPIMS、電弧離子鍍不同，C-HPMS采用單原子濺射，涂層光滑致密，電離度高，且持續(xù)濺射，占空比高，沉積效率高。

DSC基板通過(guò)該技術(shù)直接在陶瓷基板表面濺射沉積銅金屬層到厚度0.3mm的陶瓷基板上，通過(guò)金屬層設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)銅層與陶瓷基板的可靠結(jié)合。這種方法在真空系統(tǒng)中完成，有效避免DBC、AMB陶瓷基板制造過(guò)程中的環(huán)境污染、附著力不強(qiáng)、高溫導(dǎo)致的致密度不足等問(wèn)題，可顯著提高陶瓷基板的結(jié)合強(qiáng)度、致密度以及導(dǎo)電性。

來(lái)源：深圳后浪實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)

DSC基板優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用發(fā)展

相對(duì)DPC技術(shù)，采用DSC技術(shù)制備陶瓷基板具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

● 采用DSC技術(shù)制備的金屬導(dǎo)電層與陶瓷基板之間結(jié)合強(qiáng)度大幅度提高；

● 金屬導(dǎo)電層表面平滑、組織結(jié)構(gòu)致密，導(dǎo)電性好；

● 全真空加工環(huán)境、綠色環(huán)保、生產(chǎn)效率高。

DSC工藝可替代DPC中的電鍍，工藝簡(jiǎn)單可控，可以同時(shí)適用于氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等多種陶瓷基板，避免多種材料、工藝或設(shè)備的重復(fù)開發(fā)和建設(shè)問(wèn)題，有望降低陶瓷基板的制造成本。

現(xiàn)如今，大到飛機(jī)、高鐵、光伏、風(fēng)電，小到5G基站天線、新能源汽車、機(jī)器人、LED路燈均用到IGBT大功率模塊，其工作頻率很高，尤其是集成度很高的單片功率系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試，DSC陶瓷基板制備的IGBT線路熱循環(huán)穩(wěn)定性好、熱傳導(dǎo)性能高，適合在新能源汽車、光伏發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前，深圳后浪實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)與國(guó)內(nèi)某知名半導(dǎo)體公司在做相關(guān)IGBT產(chǎn)品的送樣、驗(yàn)證工作，并準(zhǔn)備轉(zhuǎn)化到泰安巨浪電子材料有限公司進(jìn)行批量投產(chǎn)。

來(lái)源：

吳忠振：綠色高質(zhì)量陶瓷表面金屬化及其應(yīng)用

莫繼良：物理氣相沉積(PVD)涂層的摩擦學(xué)行為研究

深圳后浪實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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