在電力半導體模塊的發(fā)展中，隨著(zhù)集成度的提高，體積減小，使得單位散熱面積上的功耗增加，散熱成為模塊制造中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，而傳統的模塊結構(焊接式和壓接式)已無(wú)法成功地解決散熱問(wèn)題。因此對處于散熱底板和芯片之間的導熱絕緣材料提出了新要求。目前，國內外電力電子行業(yè)所用此種材料一般是陶瓷-金屬復合板結構，簡(jiǎn)稱(chēng)DBC板(Dircet Bonding Copper)。
所謂DBC技術(shù)，是指將銅在高溫下直接鍵合到陶瓷材料上的技術(shù)。DBC板主要是采用Al2O3、AIN、BeO等導熱絕緣陶瓷基片。由于BeO含有毒性，工業(yè)上少有利用。AIN雖然導熱性能良好，且熱膨脹系數與硅相近，但價(jià)格太高，因此目前Al2O3已被廣泛用作DBC板的導熱絕緣基片，而AIN也處于發(fā)展之中。
目前國外DBC基板已投入工業(yè)化生產(chǎn)，并廣泛用于電力半導體模塊、微波傳送和密封等領(lǐng)域。在相同功率的電力半導體中，DBC板的焊接式模塊，與普通焊接式模塊相比，不僅體積小，重量輕，省部件，并且具有更好的熱疲勞穩定性和更高的集成度。國內這方面的研究剛剛起步，尚未形成工業(yè)化生產(chǎn)。西安交通大學(xué)電氣絕緣研究所結合GTR模塊封裝結構的"八五"攻關(guān)任務(wù)，采用DBC技術(shù)研制出Al2O3-Cu復合板，并提供給西安電力電子技術(shù)研究所，北京電力電子新技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心等單位試用。目前已形成實(shí)驗室小批量生產(chǎn)。市場(chǎng)前景可觀(guān)。
DBC基板在功率模塊中所起的作用如下：
1)作為硅芯片的承載體，并且二者之間無(wú)其它任何材料和連接線(xiàn)。電路布線(xiàn)基板，功能近似于PCB板。
2)絕緣性能好，把導電部件和散熱部件隔離開(kāi)。
3)散熱性能好，把硅芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)導熱機油傳輸到散熱裝置。
因此說(shuō)DBC基板是導熱性能和絕緣性能都很優(yōu)良的基板。
Al2O3-Cu基板具有如下的優(yōu)良特性：
1)熱阻抗小，且熱膨脹系數同Al2O3，與硅相近(7.4×10-5K-1),使用中不要過(guò)渡層，硅芯片可直接焊接在DBC基板上;
2)具有良好的機械性能，附著(zhù)力>5000N/cm2，抗剝力>90N/cm;
3)耐腐蝕、不形變，可在-55℃～+860℃溫度范圍內使用;
4)極好的電絕緣性能，瓷板耐壓>2.5KV;
5)良好的導熱性，熱導率為24～28W/m·K;
6)焊接性良好，達到95%以上。
DBC板將是未來(lái)電子線(xiàn)路中結構和連接技術(shù)的基礎材料。在傳統有機覆銅P.C.板不能滿(mǎn)足元件熱沖擊性能的時(shí)候，DBC板將用于具有高耗散功率電子組件的基本材料。在使用中，由于較厚的銅層(0.3mm)能承受更高的電流負載，在相同截面下，僅需通常P.C.板12%的導體寬度;良好的熱電率，使功率芯片的密集安裝成為可能。在單位體積內能傳輸更大的功率，提高系統和設備的可靠性。在電力電子如下相關(guān)領(lǐng)域可得廣泛應用：
(1)功率半導體器件，如IGBT、GTR、SIT等;
(2)功率控制線(xiàn)路;
(3)混合功率線(xiàn)路及新式功率結構單元;
(4)固態(tài)繼電器及高頻開(kāi)關(guān)模塊電源;
(5)電子加熱器件的溫度控制單元;
(6)變頻器、電機調速、交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān);
(7)電子陶瓷器件，經(jīng)我所研究表明，采用DBC技術(shù)制作BaTiO3的燒銅電極，與普通的燒銀電極以及鍍銅電極相比，接觸電阻小，性能優(yōu)越;
(8)汽車(chē)電子、航空航天軍事技術(shù)等方面的結構單元。 DBC技術(shù)是未來(lái)"芯-板"技術(shù)的基礎，代表著(zhù)今后封裝技術(shù)的發(fā)展趨勢，隨著(zhù)DBC板的應用，就向未來(lái)的"芯-板"技術(shù)邁進(jìn)了一步，同時(shí)也形成了創(chuàng )造性產(chǎn)品思想和具有高集成度設備設計的基礎。
目前，隨著(zhù)GTR、IGBT、SIT等新型器件的發(fā)展，對導熱更好的DBC板又提出了要求，日本已研制出了AIN覆銅板，并用于IGBT的封裝中。我國已研制出AIN陶瓷基片，我所已開(kāi)展了AIN覆銅板的研制工作，并正在進(jìn)行鍵合機理及工藝過(guò)程的研究，預計在"九五"期間，將會(huì )在國內電力半導體行業(yè)中得到應用。
