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

陶瓷基板金屬化新技術：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，傳統(tǒng)的電路基板也逐漸演變?yōu)榈徒殡姄p耗、高導熱、耐熱的陶瓷基板，一般陶瓷與電極銅無法直接潤濕，這使得陶瓷金屬化成為行業(yè)關鍵問題。

陶瓷基板按照工藝主要分為DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC等。在陶瓷基板加工過程中普遍存在加工溫度過高、金屬膜層含有雜質(zhì)導致電導率不高，生產(chǎn)過程存在污染，尤其是電鍍技術，對環(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（C-HPMS）直接在陶瓷基板表面沉積一定厚度的金屬導電層，替代DPC工藝，實現(xiàn)高結(jié)合強度和綠色生產(chǎn)。

工藝核心技術：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，并通過濺射或等離子體技術，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濺射、三級濺射、磁控濺射、射頻濺射。深圳后浪實驗室提出的持續(xù)高強度磁控濺射技術（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基板通過該技術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，通過金屬層設計可實現(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陶瓷基板制造過程中的環(huán)境污染、附著力不強、高溫導致的致密度不足等問題，可顯著提高陶瓷基板的結(jié)合強度、致密度以及導電性。

來源：深圳后浪實驗室官網(wǎng)

DSC基板優(yōu)勢及應用發(fā)展

相對DPC技術，采用DSC技術制備陶瓷基板具有以下技術優(yōu)勢：

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

● 金屬導電層表面平滑、組織結(jié)構致密，導電性好；

● 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，工藝簡單可控，可以同時適用于氧化鋁、氮化鋁、氮化硅等多種陶瓷基板，避免多種材料、工藝或設備的重復開發(fā)和建設問題，有望降低陶瓷基板的制造成本。

現(xiàn)如今，大到飛機、高鐵、光伏、風電，小到5G基站天線、新能源汽車、機器人、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)測試，DSC陶瓷基板制備的IGBT線路熱循環(huán)穩(wěn)定性好、熱傳導性能高，適合在新能源汽車、光伏發(fā)電等領域的應用。

目前，深圳后浪實驗室已經(jīng)與國內(nèi)某知名半導體公司在做相關IGBT產(chǎn)品的送樣、驗證工作，并準備轉(zhuǎn)化到泰安巨浪電子材料有限公司進行批量投產(chǎn)。

來源：

吳忠振：綠色高質(zhì)量陶瓷表面金屬化及其應用

莫繼良：物理氣相沉積(PVD)涂層的摩擦學行為研究

深圳后浪實驗室官網(wǎng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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