www.188betkr.com 讯近日，深圳后浪实验室利用自主研发的直接溅射陶瓷基板（Direct Sputtering Ceramic Substrate，DSC）首次完成曝光、显影、蚀刻等工艺实现IGBT线路双面刻蚀，制备的IGBT基板铜层厚度达300微米，相对活性钎焊基板（AMB）、直接键合基板（DBC），DSC基板具有附着力更强、致密度更高的优势。
陶瓷基板金属化新技术：DSC
随着高频、高功率电子电路的发展，高功率密度、高度集成化成为发展特点，传统的电路基板也逐渐演变为低介电损耗、高导热、耐热的陶瓷基板，一般陶瓷与电极铜无法直接润湿，这使得陶瓷金属化成为行业关键问题。
陶瓷基板按照工艺主要分为DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC等。在陶瓷基板加工过程中普遍存在加工温度过高、金属膜层含有杂质导致电导率不高，生产过程存在污染，尤其是电镀技术，对环保挑战大。
DSC（Direct Sputtering Ceramic）：即使用高离化、高沉积效率的新型持续高功率磁控溅射技术（C-HPMS）直接在陶瓷基板表面沉积一定厚度的金属导电层，替代DPC工艺，实现高结合强度和绿色生产。
工艺核心技术：C-HPMS
物理气相沉积法（PVD）是指在真空条件下，采用物理方法，将原料气化成气体原子、分子或电离成离子，并通过溅射或等离子体技术，在基体表面沉积形成薄膜。物理气相沉积主要方法有真空镀膜、离子镀膜、等离子体镀膜和溅射镀膜。溅射镀膜是目前研究应用较成熟的方法，溅射镀膜是指在真空条件下，让具有特定能量粒子轰击固体（靶材）表面，使固体表面原子获得足够能量而逃逸，最终在基材表面上沉积形成薄膜。
溅射镀膜代表性的方法有二级溅射、三级溅射、磁控溅射、射频溅射。深圳后浪实验室提出的持续高强度磁控溅射技术（C-HPMS），与常规的磁控溅射、高功率脉冲磁控溅射HiPIMS、电弧离子镀不同，C-HPMS采用单原子溅射，涂层光滑致密，电离度高，且持续溅射，占空比高，沉积效率高。
DSC基板通过该技术直接在陶瓷基板表面溅射沉积铜金属层到厚度0.3mm的陶瓷基板上，通过金属层设计可实现铜层与陶瓷基板的可靠结合。这种方法在真空系统中完成，有效避免DBC、AMB陶瓷基板制造过程中的环境污染、附着力不强、高温导致的致密度不足等问题，可显著提高陶瓷基板的结合强度、致密度以及导电性。
来源：深圳后浪实验室官网
DSC基板优势及应用发展
相对DPC技术，采用DSC技术制备陶瓷基板具有以下技术优势：
● 采用DSC技术制备的金属导电层与陶瓷基板之间结合强度大幅度提高；
● 金属导电层表面平滑、组织结构致密，导电性好；
● 全真空加工环境、绿色环保、生产效率高。
DSC工艺可替代DPC中的电镀，工艺简单可控，可以同时适用于氧化铝、氮化铝、氮化硅等多种陶瓷基板，避免多种材料、工艺或设备的重复开发和建设问题，有望降低陶瓷基板的制造成本。
现如今，大到飞机、高铁、光伏、风电，小到5G基站天线、新能源汽车、机器人、LED路灯均用到IGBT大功率模块，其工作频率很高，尤其是集成度很高的单片功率系统。经测试，DSC陶瓷基板制备的IGBT线路热循环稳定性好、热传导性能高，适合在新能源汽车、光伏发电等领域的应用。
目前，深圳后浪实验室已经与国内某知名半导体公司在做相关IGBT产品的送样、验证工作，并准备转化到泰安巨浪电子材料有限公司进行批量投产。
来源：
吴忠振：绿色高质量陶瓷表面金属化及其应用
莫继良：物理气相沉积(PVD)涂层的摩擦学行为研究
深圳后浪实验室官网
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