功率半导体器件陶瓷覆铜板用无氧铜带

随着功率器件技术发展，与此相适应的电子封装与基板材料的开发趋势要求材料具有高纯度、低应力、低热膨胀、高热传导和高耐热性等特征。今天我们一起来了解半导体功率器件陶瓷覆铜板用铜带。

1.陶瓷覆铜板对铜带要求高

陶瓷覆铜板 AMB 和 DBC 工艺均需要无氧铜带。以 DBC 为例，DBC 工艺流程为：首先将无氧铜板贴合在陶瓷板单侧或双侧，然后在接近铜熔点的高温和含微量氧气的气氛下，使无氧铜板表面形成Cu+Cu2O 共晶熔体薄层，保温一段时间后，共晶熔体充分浸润进无氧铜板和陶瓷板中，形成两者之间的牢固结合。

图 DBC工艺流程

普通无氧铜的耐热性较差，经高温热处理后，晶粒迅速长大，晶粒尺寸甚至可达毫米级，这将在无氧铜板与陶瓷板的结合面及其自由表面处形成“橘皮组织”，增加无氧铜板的表面粗糙度。

图 普通无氧铜的晶粒生长，来源：古河电工

一方面，结合面粗糙度的增加会加大无氧铜板与陶瓷板之间的间隙，进而导致铜/陶瓷结合强度降低甚至结合失败；

另一方面，自由表面粗糙度的增加也会给后续刻蚀、清洗、焊接等工艺带来一系列负面影响，进而导致铜/元件焊缝强度降低甚至焊接失败。

此外还存在下一工序的检查精度降低、镀膜后外观变差等问题。

图 陶瓷覆铜板用无氧铜与普通无氧铜在形成结晶颗粒方面的对比（800℃,1H），来源：古河电工

晶粒大小将影响铜带和陶瓷的结合强度。晶粒较细，铜带与陶瓷基板结合非常紧密，有着结合力高、电阻率低的优点。因此，陶瓷覆铜板不仅对铜带表面质量、公差要求较高，同时对高温性能和晶粒度均有较高要求。为确保无氧铜带满足使用要求，制定专用生产工艺，通过材料、加工率和退火工艺控制，同时严格控制薄带板型、表面质量控制等难题，确保无氧铜带满足高温热稳定性。

2.高端无氧铜带亟需国产化

陶瓷覆铜板用无氧铜必须具有优异的耐热性，在高温下要保持细晶状态，目前高端无氧铜主要依赖国外进口。随着国内功率半导体器件行业快速发展，国内企业越来越多的关注到陶瓷覆铜板用铜带材料，并进行了开发，以解决高端无氧铜带材料的卡脖子问题。

图 无氧铜带GOFC，来源：古河电工

目前陶瓷覆铜板用铜带相关供应商有：古河电工、JX金属、金威铜业、江西铜业、中铜华中铜业、博威合金、中铝洛阳铜加工等。

原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：功率半导体器件陶瓷覆铜板用无氧铜带