Direct Bonded Copper (DBC) is een technologie voor keramische oppervlaktemetallisatie. Het hecht keramiek (Al₂O₃, BeO, AlN, etc.) rechtstreeks aan een kopersubstraat. DBC wordt veel gebruikt voor het metalliseren van oxidekeramiek, vooral aluminiumoxidesubstraten, in vermogenselektronische modules, halfgeleiderkoeling en verpakking van LED-apparaten. Het belangrijkste doel is om de warmteafvoer van chips met geïntegreerde schakelingen te verbeteren.
Technische principes
Koperplaten worden op Al₂O₃-substraten geplaatst en in een zuurstof{0}}bevattende atmosfeer verwarmd tot 1066–1083 graden. Dit proces bindt het koper direct aan het Al₂O₃. Het mechanisme wordt over het algemeen als volgt beschreven: tijdens het bakken zorgt een gecontroleerd zuurstofniveau ervoor dat koper zich kan binden met Al₂O₃ onder het smeltpunt van koper (1083 graden).
Binnen een temperatuurbereik van 1066–1083 graden vormen koper en zuurstof een Cu-O-eutecticum. Het eutectische materiaal bevochtigt de contactoppervlakken van koperfolie en Al₂O₃ en reageert met Al₂O₃ om samengestelde oxiden zoals Cu(AlO₂) te vormen, die als soldeer fungeren om de twee materialen stevig te binden.
Voor niet-oxide-keramische materialen zoals AlN bevochtigt de Cu-O-eutectiek slecht. Er moet eerst een dunne Al₂O₃-overgangslaag worden gevormd op het AlN-oppervlak en vervolgens via de Al₂O3-laag aan koper worden gebonden, waardoor Al₂O₃-DBC of AlN-DBC ontstaat. Het bereidingsproces wordt weergegeven in de figuur. De resulterende DBC-substraten kunnen vervolgens worden geëtst om de gewenste patronen te verkrijgen.
De afgelopen jaren heeft de DBC-technologie zich snel ontwikkeld. DBC-substraten hebben nu een sterk verbeterde mechanische sterkte en bieden een kosteneffectief materiaal voor vermogenshalfgeleiderassemblages met meerdere chips.
Laserverwerking van DBC-substraten is de reguliere methode geworden. YCLASER biedt gratis monstertests en diensten voor de verwerking van kleine- batches voor wereldwijde klanten.
