高温下DPC（磁控溅射工艺）覆铜陶瓷基板的设计和应用

随着电子器件对高温环境下工作的需求不断提高，DPC（磁控溅射工艺）覆铜陶瓷基板作为一种高温稳定性强、热导率高的散热材料得到了广泛的应用。本文将从材料、结构、工艺等方面，探讨DPC覆铜陶瓷基板的设计和应用。

一、材料选择

选择高温稳定性好、热导率高的陶瓷基板非常关键。常用的陶瓷材料有Al2O3、AlN、Si3N4等。以Al2O3为例，其热导率高达24~30W/(m·K)，热膨胀系数约为8.2×10^-6/℃，与大多数芯片的热膨胀系数相似。基板表面的陶瓷层应该光滑均匀，并具有良好的附着力、抗氧化性、耐磨性和耐腐蚀性。

散热性能：DPC覆铜陶瓷基板的散热性能是影响其在高温环境下工作的关键因素之一。为了测试DPC覆铜陶瓷基板的散热性能，可以采用热电偶测温法、红外线测温法、热像仪等测试方法。实验结果表明，DPC覆铜陶瓷基板的散热性能较好，可以有效地散热，降低温度对电子器件的影响。

二、结构设计

DPC覆铜陶瓷基板的结构设计包括铜箔厚度、孔径大小、铜箔的布局方式和陶瓷基板的厚度等。铜箔厚度的选择应该根据散热要求和芯片功率密度等参数来确定。铜箔的布局方式有两种，一种是全面铺铜，即铜箔铺满整个基板表面；另一种是局部铺铜，即只在芯片周围区域铺设铜箔。局部铺铜的方式可以减少铜箔面积，降低成本，但铜箔与基板的附着力需要更高。陶瓷基板的厚度也需要根据具体的应用需求来选择。

三、工艺流程

DPC工艺是将金属材料蒸发成分子，然后在陶瓷基板表面生成一层金属膜的过程。其主要工艺流程包括清洗基板表面、陶瓷基板的热处理、金属材料的靶材制备、靶材的负偏压DPC、薄膜厚度的测量和表面处理等。其中，热处理可以提高陶瓷基板的热稳定性和附着力，保证覆盖的铜箔在高温环境下不会剥离。

四、应用领域

DPC覆铜陶瓷基板在高温环境下的应用领域主要包括电力电子、航空航天、核工业等领域。在电力电子领域，DPC覆铜陶瓷基板可以应用于IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等功率器件的散热；在航空航天领域，DPC覆铜陶瓷基板可以用于导航仪、雷达等高温环境下的电子设备的散热；在核工业领域，DPC覆铜陶瓷基板可以应用于核反应堆中的计算机和仪器的散热等。

IGBT模块结构模块

总之，DPC覆铜陶瓷基板的设计和应用需要考虑多方面的因素，并且需要进行大量的实验和数据分析。通过选择合适的材料、设计合理的结构和工艺，可以提高DPC覆铜陶瓷基板在高温环境下的性能和可靠性，为电子器件的高温应用提供保障。

审核编辑 黄宇