近年来，随着新能源汽车、风-光-储-氢等新能源发电以及智能电网等行业的高速发展，以 IGBT、SiC MOS 为代表的高压大功率半导体模块得到了广泛的应用。功率模块应用于大功率大电压环境中，输出功率高、发热量大，芯片散热不良，导致模块容易失效。据报道，约70%的 IGBT 模块失效归因于散热不良引起的键合线剥离或熔断。而芯片的散热主要通过模块中的陶瓷基板来实现。

IGBT芯片散热不良导致龟裂并溢出锡失效图

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Ceramic substrate散热、载流能力突出，广泛应用于大功率场景，主要通过吸收芯片的产热并传导至热沉上，实现芯片与外界之间的热交换。陶瓷基板也称陶瓷电路板 PCB，由陶瓷基片和布线金属层两部分组成。普通 PCB 通常是由铜箔和基板粘合而成，而基板材质大多数为玻璃纤维（FR-4），酚醛树脂（FR-3）等材质，粘合剂通常是酚醛、环氧等。在 PCB 加工过程中由于热应力、化学因素、生产工艺不当等原因，或设计过程中由于两面铺铜不对称，很容易导致 PCB 板发生不同程度的翘曲。

图源：威斯派尔

陶瓷 PCB 在基板材质和覆铜方式上均具备优势。材质上，陶瓷基板由于散热性能、载流能力、绝缘性、热膨胀系数等，都要优于普通的玻璃纤维PCB 板材，从而被广泛应用于大功率电力电子模块、航空航天、军工电子等产品上；覆铜方式上，陶瓷基板是在高温环境下，通过高/低温共烧、镀铜、覆铜等方式把铜箔和陶瓷基片拼合在一起，结合力强、铜箔不易脱落、可靠性高，在温度高、湿度大的环境下性能稳定。因此，陶瓷衬板能在 IGBT 及 SiC 功率模块中能起到较好的机械支撑+电路互联+电气绝缘+散热通路的功能。

覆铜陶瓷基板按工艺分可以一般可分为 DBC (Direct bonded copper直接覆铜陶瓷基板)、DPC (Direct plated copper，直接电镀陶瓷基板)、AMB (Active metal brazing，活性金属钎焊陶瓷基板) 等。其中 DBC 和 AMB 覆铜陶瓷基板在半导体功率模块中被大量应用。

DBC陶瓷基板► 

DBC 陶瓷基板一般是在 Al2O3 陶瓷上直接覆铜。首先需要将铜箔 (Cu) 做氧化处理，然后将 Al2O3 陶瓷片和处理后的铜箔压合，铜箔在 1065°C 形成 CuO 共晶相，进而与 Al2O3 陶瓷片发生反应生成 CuAO2 或 Cu(AO2)2，实现铜箔与陶瓷间共晶键合。如果是 AlN 陶瓷，则需要预先在 AlN 陶瓷表面做氧化处理，生成 Al2O3，再进行覆铜。其工艺流程如下图所示。

DBC切面图

得益于铜箔与陶瓷间共晶键合强度较高，DBC 基板的铜厚一般可以做到 100μm-600μm，同时陶瓷和铜具有良好的导热性，DBC基板的热稳定性也很好，广泛应用于各种 IGBT 功率模块、激光器 (LD) 和光伏 (PV) 等器件封装散热中。

DBC 陶瓷覆铜板厂商主要集中在中国、日本、美国、德国。国外DBC生产商企业主要包括罗杰斯、贺利氏、日本碍子、韩国KCC、FJ Composite、Stellar Industries Crop、IXYS、日本关西电子工业、LX Semicon、DK-DALEBA等。

国内 DBC 陶瓷基板厂商主要集中在华东地区，主要包括河北中瓷电子、盛智电子、河南鸿昌电子、四川宜宾红星、万士达、福建华清电子、广东博敏电子、比亚迪、鼎华芯泰、珠海汉瓷、珠海晶瓷、山东临淄银河、山东厚发、江苏富乐华、中江科易、威斯派尔、瀚思瑞、安徽圣达科技、邦诺科技、东风半导体、陶芯科、思睿辰、浙江精瓷 、浙江德汇、江丰同芯、台湾同欣电子、立诚光电、誊骐国际、佳总兴业等。

目前国内DBC企业在汽车用功率模块等领域技术较国外相对较弱，随着大功率半导体器件等的迅速发展，芯片功率及模块功率密度大大升高，电子元件和系统工作热耗散显著增加，陶瓷基板需求随之增加，国内已加大对DBC陶瓷基板的投资，DBC陶瓷基片也开始采用导热率更高的材料，如高导热氮化铝等，对要求可靠性较高的则采用 ZTA (氧化错增韧氧化铝)材质。

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AMB陶瓷基板 ►

AMB 陶瓷基板则是利用含少量活性元素的金属钎焊料，将铜箔与陶瓷片间紧密焊接起来。AMB 钎焊料中添加的少量活性元素具有高活性，可提高钎焊料熔化后对陶瓷的润湿性，使陶瓷表面无需金属化就可与金属实现良好焊接。其工艺流程如下图所示。

AMB切面图

通过钎焊实现陶瓷表面覆铜的 AMB 基板，相比 DBC 基板，其结合强度更高，可靠性也更好。但AMB 陶瓷基板开发技术难度大，活性焊料、陶瓷材料等基础材料是核心，高端原材料国产化较低，主要依赖进口。目前AMB 陶瓷基板主要市场被国外欧、美、日、韩、等大厂企业掌握，国内 AMB 陶瓷基板生产技术相对于国际大厂有一定差距，且量产企业较少，因此国内 AMB 陶瓷基板也主要依进口。国外 AMB 生产商主要包括美国罗杰斯、德国贺利氏、日本电化、日本碍子、日本同和、京瓷、东芝、Proterial、韩国KCC、AMO等。

近年来，国内AMB基板发展迅速，进入者明显增多，包括其他陶瓷金属化生产商(江西吴光)、陶瓷裸板企业(华清电子、红星电子)、半导体材料供应商(先艺电子、江丰同芯) 等。国内 AMB 陶瓷基板生产企业主要分布在华东和华南地区，具体包括安徽圣达科技、国瓷赛创、河南金冠电气、四川富乐华、红星电子、福建华清电子、广东博敏电子、比亚迪、丰鹏电子、珠海晶瓷、先艺电子、思睿辰、艾明博、台湾同欣电子、立诚光电、禾伸堂、德胜光电、北京漠石科技、山东青岛大商、厚发芯源、江苏富乐华、天杨电子、威斯派尔、中江科易、玖凌光宇、赛瑞美科、苏州艾成、上海富乐华、上海铠琪、浙江精瓷、浙江德汇、江丰同芯、江西吴光科技等。

目前 AMB 陶瓷基板产量相对较少，随着新能源汽车的快速增长，驱动 IGBT 及第三代半导体 SiC 功率器件的快速发展，国内外如罗杰斯、贺利氏、富乐华、博敏电子等 AMB 基板企业已加大对 AMB 的投入，其中罗杰斯、贺利氏等开始计划在华建厂。

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AMB 基板中的陶瓷一般是 Si3N4 陶瓷和 AlN 陶瓷，二者的导热性能 (Si3N4 AMB>80W/m·K, AlN AMB>170 W/m·K) 远高于 Al2O3 DBC(24W/m·K)。另外 Si3N4 AMB 还拥有出色的机械强度，兼顾高弯曲强度和高断裂韧度，有助于钎焊较厚的铜层，载流能力较高，同时其热膨胀系数与第三代半导体衬底 SiC 晶体接近，使其能够与 SiC 晶体材料匹配更稳定，因此成为 SiC 功率器件导热基板材料的首选。

氮化硅陶瓷基板在实际生产中需要解决两个棘手的难题：“高导热”和“持续稳定的大批量生产”。同时，氮化硅陶瓷基板还需要进行覆铜处理以及应用端考核，因此要达到应用化水平难度较大。目前国内企业已经实现了氮化硅陶瓷基板的技术突破，产品性能已达到或接近日本产品水平，多家企业正在加快产业化进程。

国内氮化硅陶瓷基板主要包括新疆晶硕、河北高富、河北正雍、宁夏艾森达、宁夏北瓷、四川红星电子、富乐华、江西创科、中科上宇、湖南衡阳凯新、福建臻璋、广东佛山华智、辽宁埃克诺、伊菲科技、吉林长玉特陶、天津硕科、山东中材高新氮化物陶瓷、威海圈环、山东厚发、江苏海古德、苏州博胜、方达正塬、江苏贝色、苏州晶耀、上海金赛隆科技、浙江多面体、正天新材、海宁托博、宁波银瓷、台湾超能、凯乐士等。

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推荐活动：

第三届功率半导体 IGBT/SiC 产业论坛（苏州·7月5日）

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会议议题

序号	拟定议题	拟邀请
1	碳化硅模块赋能电驱系统的低碳化	赛米控丹佛斯 中国区产品市场部负责人 叶常生
2	功率模块的设计创新及应用	扬杰电子 牛利刚
3	车规级IGBT的技术挑战与解决方案	翠展微 研发副总 吴瑞
4	新能源领域对功率器件的挑战及应对解决方案（初拟）	智新半导体 主任工程师 王民
5	基于不同基材的散热片表面处理解决方案	麦德美乐思
6	烧结工艺的自动化与智能化（初拟）	恒力装备
7	数字李生精益设计对IGBT芯片封装和器件结构-散热-热机研发设计中应用	上海及瑞工业设计 总经理 王苓
8	面向未来的功率半导体材料研究(初定)	哈尔滨工业大学 教授 刘洋
9	第三代半导体材料的研发趋势与挑战	拟邀请宽禁带半导体材料供应商
10	超声波焊接技术在功率模块封装的应用优势	拟邀请超声波焊接企业
11	高性能塑料封装材料的热稳定性研究	拟邀请封装材料企业
12	碳化硅单晶生长技术的浅析与展望	拟邀请SiC供应商
13	大尺寸晶圆精密研磨抛光技术难点突破	拟邀请碳化硅研磨抛光企业
14	功率模块封装过程中的清洗技术	拟邀请清洗材料/设备企业
15	高可靠功率半导体封装陶瓷衬板技术	拟邀请陶瓷衬板企业
16	全自动化模块封装测试智能工厂	拟邀请自动化企业
17	新一代功率半导体器件的可靠性挑战	拟邀请测试技术专家
18	功率半导体器件在高温高压环境下的性能与适应性	拟邀请检测设备企业

更多相关议题征集中，演讲及赞助请联系张小姐：13418617872 （同微信）

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往届演讲企业（部分）

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拟邀企业类型

• 主机厂、汽车零部件、充电桩、光伏逆变器、 风力发电机、 变频家电、光通信、工业控制等终端企业；
  

• IDM、功率半导体器件、晶圆代工、衬底及外延等产品企业；
  
• 陶瓷衬板(DBC、AMB)、键合丝、散热基板(铜、铝碳化硅AlSiC)、硅凝胶、焊料/焊片、烧结银、散热器、外壳工程塑料(PPS、PBT、高温尼龙）、PIN针、清洗剂等材料企业；
  
• 贴片机/固晶机、清洗设备、超声波焊接、点/灌胶机、垂直固化炉、真空回流焊炉、X-ray、超声波扫描设备、动静态测试机、银烧结设备、测试设备、电镀等设备企业；

• 高校、科研院所、行业机构等；

……

04

报名方式

方式1：请加微信并发名片报名

 肖小姐/Nico：13684953640

ab012@aibang.com

演讲或赞助联系 Elaine 张:134 1861 7872(同微信）

方式2：长按二维码扫码在线登记报名

或者复制网址到浏览器后，微信注册报名:https://www.aibang360.com/m/100190?ref=460932

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收费标准

付款时间	1~2个人(单价每人)	3个人及以上(单价）
6月3日前	2700/人	2600/人
7月3日前	2800/人	2700/人
现场付款	3000/人	2800/人

★费用包括会议门票、全套会议资料、午餐、茶歇等，但不包括住宿。

可通过艾邦预订会议酒店，协议价500元/间/晚，标间或大床可选。

06

赞助方案

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原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：高压大功率模块首选封装材料——DBC/AMB陶瓷基板