Direct Bonded Copper (DBC) ist eine keramische Oberflächenmetallisierungstechnologie. Es verbindet Keramik (Al₂O₃, BeO, AlN usw.) direkt mit einem Kupfersubstrat. DBC wird häufig zum Metallisieren von Oxidkeramiken, insbesondere Aluminiumoxidsubstraten, in Leistungselektronikmodulen, Halbleiterkühlungen und LED-Geräteverpackungen verwendet. Sein Hauptzweck besteht darin, die Wärmeableitung von integrierten Schaltkreischips zu verbessern.
Technische Prinzipien
Kupferbleche werden auf Al₂O₃-Substrate gelegt und in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf 1066–1083 Grad erhitzt. Durch diesen Prozess wird das Kupfer direkt an das Al₂O₃ gebunden. Der Mechanismus wird im Allgemeinen wie folgt beschrieben: Während des Brennens ermöglicht ein kontrollierter Sauerstoffgehalt die Verbindung von Kupfer mit Al₂O₃ unterhalb des Kupferschmelzpunkts (1083 Grad).
Innerhalb von 1066–1083 Grad bilden Kupfer und Sauerstoff ein Cu-O-Eutektikum. Das Eutektikum benetzt die Kontaktflächen von Kupferfolie und Al₂O₃ und reagiert mit Al₂O₃ unter Bildung von Verbundoxiden wie Cu(AlO₂), die als Lot dienen und die beiden Materialien fest verbinden.
Bei Nicht-Oxidkeramiken wie AlN benetzt das Cu-O-Eutektikum schlecht. Auf der AlN-Oberfläche muss zunächst eine dünne Al₂O₃-Übergangsschicht gebildet werden, die dann über die Al₂O₃-Schicht mit Kupfer verbunden wird, wodurch Al₂O₃-DBC oder AlN-DBC entsteht. Der Vorbereitungsprozess ist in der Abbildung dargestellt. Die resultierenden DBC-Substrate können dann geätzt werden, um die gewünschten Muster zu erhalten.
In den letzten Jahren hat sich die DBC-Technologie rasant weiterentwickelt. DBC-Substrate verfügen jetzt über eine deutlich verbesserte mechanische Festigkeit und stellen ein kostengünstiges Material für Multi-Chip-Leistungshalbleiterbaugruppen dar.
Die Laserbearbeitung von DBC-Substraten ist zur gängigen Methode geworden. YCLASER bietet kostenlose Mustertests und kleine {1}Batch-Vertragsverarbeitungsdienste für globale Kunden an.
