一文了解直接鍍銅（DPC）陶瓷基板

一、直接鍍銅DPC工藝簡介

直接鍍銅陶瓷基板（Direct Plating Copper, DPC）是在陶瓷薄膜工藝加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的陶瓷電路加工工藝。以氮化鋁/氧化鋁陶瓷作為線路的基板，采用濺鍍工藝于基板表面復(fù)合金屬層，并以電鍍和光刻工藝形成電路。

其工藝流程為：首先利用激光在陶瓷基片上制備通孔（孔徑一般為60μm~120μm），隨后利用超聲波清洗陶瓷基片；采用磁控濺射技術(shù)在陶瓷基片表面沉積金屬種子層（Ti/Cu靶材），接著通過光刻、顯影完成線路層制作；采用電鍍填空和增厚金屬線路層，并通過表面處理提高基板可焊性與抗氧化性，最后去干膜、刻蝕種子層完成基板制備。

DPC陶瓷基板工藝流程

DPC陶瓷基板制備前端采用了半導(dǎo)體微加工技術(shù)（濺射鍍膜、光刻、顯影等），后端則采用了印刷線路板（PCB）制備技術(shù)（圖形電鍍、填孔、表面研磨、刻蝕、表面處理等），因此具有以下優(yōu)勢特點：

1）采用半導(dǎo)體微加工技術(shù)，陶瓷基板上金屬線路更加精細(xì)（線寬/線距低至30μm~50μm，與線路層厚度相關(guān)），因此DPC陶瓷基板非常適合對精度要求較高的微電子器件封裝；

2）采用激光打孔和電鍍填孔技術(shù)，實現(xiàn)了陶瓷基板上下表面垂直互連，可實現(xiàn)電子器件三維封裝與集成，降低器件體積；

3）采用電鍍生長控制線路層厚度（一般為10μm~100μm），并通過研磨降低線路層表面粗糙度，滿足高溫、大電流器件封裝需求；

4）低溫制備工藝（300℃以下）避免了高溫對基片材料和金屬線路層的不利影響，同時也降低了生產(chǎn)成本。

然而，DPC也存在一些不足：

1）金屬線路層采用電鍍工藝制備，環(huán)境污染嚴(yán)重；

2）電鍍生長速度低，線路層厚度有限；

2）金屬層與陶瓷間的結(jié)合強(qiáng)度較低，產(chǎn)品應(yīng)用時可靠性較低。

在技術(shù)改進(jìn)上，北京大學(xué)深圳研究生院吳忠振副教授攜手泰安巨浪電子推出基于超高功率PVD技術(shù)的DSC（Direct Sputtering Ceramic）陶瓷基板金屬化新技術(shù)，直接在陶瓷基板表面沉積一定厚度的金屬導(dǎo)電層，實現(xiàn)高結(jié)合強(qiáng)度和綠色生產(chǎn)。

此外，利用DPC陶瓷基板的技術(shù)優(yōu)勢（高圖形精度、垂直互連等），可以通過電鍍增厚等技術(shù)制備圍壩，可得到含圍壩結(jié)構(gòu)的三維陶瓷基板，例如武漢利之達(dá)采用電鍍鍵合、免燒陶瓷直接成型等技術(shù)制備含金屬或陶瓷圍壩的三維陶瓷基板（3DPC）。陶瓷基板和圍壩一體化成型為密封腔體，結(jié)構(gòu)緊湊，無中間粘結(jié)層，氣密性高，且圍壩結(jié)構(gòu)形狀可任意設(shè)計，目前已經(jīng)成功應(yīng)用與深紫外LED封裝和VCSEL激光器封裝。

二、DPC陶瓷基板的應(yīng)用

DPC 陶瓷基板具有圖形精度高、可垂直互連、生產(chǎn)成本低等技術(shù)優(yōu)勢，可普遍應(yīng)用于大功率 LED 照明、汽車大燈等大功率 LED 領(lǐng)域、半導(dǎo)體激光器、電力電子功率器件、微波、光通訊、VCSEL、射頻器件等應(yīng)用領(lǐng)域，市場空間很大。

光纖激光器泵浦核心元器件

激光器為激光設(shè)備核心部件，高功率半導(dǎo)體激光器主要通過熱沉散熱。氮化鋁陶瓷熱沉（DPC工藝）為目前主流激光熱沉基板，可滿足高功率半導(dǎo)體激光芯片鍵合的需求，在光通信、高功率 LED 封裝、半導(dǎo)體激光器和光纖激光器泵浦源制造等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。車載激光雷達(dá)光源 VCSEL 替代 EEL 大勢所趨，DPC 陶瓷基板在高功率 VCSEL 封裝中占據(jù)重要地位。

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