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DBC陶瓷基板銅片氧化工藝介紹

DBC陶瓷基板

      DBC陶瓷基板由于同時具備銅的優(yōu)良導電、導熱性能和陶瓷的機械強度高、低介電損耗的優(yōu)點，被廣泛應用于各型大功率半導體特別是IGBT封裝材料。DBC技術是利用銅的含氧共晶液直接將銅敷接在陶瓷上，其制備過程中關鍵因素是氧元素的引入，因此需對銅片進行預氧化處理。

DBC氧化鋁基板截面形貌

一、銅片的氧化工藝


      銅片氧化分為濕法氧化（包括浸泡氧化和噴涂氧化）及干法氧化。兩種氧化法均能在銅片表面形成氧化銅或氧化亞銅。

銅片氧化工藝流程圖

1.濕法氧化


①浸泡氧化

      先用 3%的稀硫酸對銅片進行酸洗，然后經過噴淋水洗機溢流水洗后，將銅片送入高錳酸鉀及硫酸銅混合溶液（槽液中高錳酸鉀濃度約為 31.6mg/L，硫酸銅濃度約為95.4mg/L）中進行浸泡氧化，氧化后的銅片再經過水洗及三級逆流水洗后進行慢提拉脫水和烘干（溫度約為 100℃），完成浸泡氧化。

②噴涂氧化

      噴涂氧化是濕法氧化的一種，僅氧化方式變化為噴涂。噴涂氧化是在對銅片進行酸洗及水洗后，將硝酸錳和硝酸銅混合溶液（濃度約為 3%）對銅片進行噴涂。噴涂后的銅片直接進行隧道窯烘干（溫度約為 200℃）。隧道窯烘干過程中，將噴涂在銅片上的硝酸錳、硝酸銅分解為氧化銅、氧化錳。浸泡氧化和噴涂氧化處理銅片的比例約為 5:5。

2.干法氧化

將銅片送入氧化爐，經電加熱升溫至 600~800℃，氧化 30min 左右，再經風冷退火。

二、濕法氧化VS干法氧化工藝

      目前現有行業(yè)普遍采用的以銅片高溫退火氧化一體完成后與陶瓷片接觸燒結，也就是干法氧化。但是這種高溫退火、氧化一體的方式存在以下不足：
①氧化不均勻。會直接給后續(xù)燒結帶來燒結缺陷，剝離強度變化較大；
②傳送帶痕跡。由于高溫、氧化過程由傳送帶輸送，傳送帶網孔的存在，會影響整個銅片的溫度分布不均勻，留下傳送帶痕跡。燒結后的結果是在CuAl2O3結合面留下對應的痕跡。
③高溫退火、氧化會伴隨著銅的晶粒長大，在后續(xù)的燒結過程中，晶粒會繼續(xù)長大，對銅的力學性能和表面處理帶來不利影響。

      濕法氧化生產出來的銅面晶粒細小，有利于提高銅片的力學性能，消除傳送帶痕跡，和干法氧化主要區(qū)別，表現在產品抗彎曲度、耐熱循環(huán)性能和剝離強度上，且這三個指標明顯好于干式氧化。濕法氧化產品能夠更好的滿足產品抗彎強度、耐熱循環(huán)性能要求。


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