在陶瓷基板金屬化工藝中，直接鍍銅（DPC）技術(shù)憑借其高線路精度（線寬/線距可低至50μm）、優(yōu)異的導(dǎo)熱性（氮化鋁基板熱導(dǎo)率≥170W/mK） 以及低溫制程優(yōu)勢（<300℃），已成為大功率半導(dǎo)體封裝的首選方案。而電鍍銅加厚作為DPC工藝的核心環(huán)節(jié)，直接決定了基板的導(dǎo)電性、機械強度及長期可靠性。本文將深入解析其技術(shù)流程、關(guān)鍵控制點及行業(yè)創(chuàng)新方向。一、電鍍銅加厚工藝的技術(shù)定位電鍍銅加厚制程位于DPC工藝流程的中后期階段，其原理是將磁控濺射和化學(xué)沉銅形成的薄銅層（通常≤1μm）增厚至功能厚度（0.5–3.0OZ，約17–105μm），以滿足高電流承載、低電阻導(dǎo)通及三維互連需求。電鍍銅的質(zhì)量，直接決定基板的導(dǎo)電性、機械強度及熱管理性能。二、電鍍銅加厚的核心流程

　　1. 前處理：表面活化與清潔

　　微蝕粗化：使用酸性微蝕液（如H?SO?-H?O?）去除銅面氧化物，形成微米級粗糙度（Ra≈0.3–0.8μm），增強鍍層結(jié)合力。

　　酸洗除油：酸性除油劑清除有機污染物，防止電鍍空洞。

　　預(yù)浸活化：膠體鈀活化液（SnCl?/PdCl?）吸附于孔壁，為化學(xué)鍍銅提供催化位點，確保通孔（Via）導(dǎo)電連續(xù)性。

　　2. 電鍍銅工藝：精準增厚

　　電解液配方：以CuSO?（180–250g/L）和H?SO?（40–70g/L）為主液，添加光亮劑（如聚二硫二丙烷磺酸鈉）、整平劑（咪唑類衍生物）及抑制劑（聚乙二醇），調(diào)控鍍層致密性與平整度。

　　電鍍參數(shù)控制：電流密度：1.5–4 A/dm2（過低導(dǎo)致沉積慢，過高引發(fā)放氣燒焦）；溫度：20–30℃（高溫加速添加劑分解）；陰陽極比：1:1~1:2（避免邊緣效應(yīng)）。

DPC陶瓷基板電鍍銅示意圖

　　通孔填充能力：采用脈沖電鍍或水平電鍍線，配合旋轉(zhuǎn)陰極設(shè)計，實現(xiàn)小孔徑（≥0.2mm）深徑比（≤8:1）通孔的無縫隙填充。

　　3. 后處理：應(yīng)力釋放與結(jié)構(gòu)強化

　　退火工藝：300–400℃氮氣氛圍中烘烤30–60分鐘，消除電鍍內(nèi)應(yīng)力，且提升銅層延展性（延伸率≥15%）及熱循環(huán)壽命。

　　表面研磨：砂帶打磨去除退火氧化層，Ra≤0.1μm，為后續(xù)阻焊/表面處理提供平整基底。

　　三、工藝瓶頸與創(chuàng)新解決方案1. 銅箔結(jié)合力提升激光微織構(gòu)技術(shù)：在陶瓷基板表面進行激光掃描，形成微米級凹坑，增加機械互鎖位點；應(yīng)力釋放退火：在氮氣保護下以250–300℃退火2小時，使銅晶粒再結(jié)晶，延展性提升30%以上，同時消除電鍍內(nèi)應(yīng)力。2. 銅層厚度均一性控制旋轉(zhuǎn)陰極：在磁控濺射時，對基板旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)雙面鍍膜厚度偏差＜5%；自適應(yīng)電流分布：電鍍時，依據(jù)基板形狀動態(tài)調(diào)節(jié)陽極位置，補償電流邊緣衰減。

　　DPC陶瓷基板斷面SEM圖四、行業(yè)應(yīng)用與未來挑戰(zhàn)DPC電鍍銅加厚工藝已賦能多領(lǐng)域高功率器件。在新能源汽車領(lǐng)域，IGBT模塊銅層厚度≥100μm，可耐受300A瞬時電流。在5G射頻器件領(lǐng)域，金鍍層+銅基底層（沉鎳金工藝）可實現(xiàn)低插損信號傳輸。在激光雷達應(yīng)用場景，銅線路粗糙度（Ra＜0.5μm）可提高VCSEL芯片的散熱效率。結(jié)語電鍍銅加厚工藝的精密控制是DPC基板高可靠性的基石。隨著封裝技術(shù)向多芯片集成、高頻大功率演進，工藝需持續(xù)優(yōu)化鍍層均勻性、界面結(jié)合力及熱管理效能。隨著新能源汽車、AI芯片對功率密度要求的躍升，超厚銅沉積（>200μm）等工藝技術(shù)的發(fā)展值得進一步關(guān)注。（更多資訊請關(guān)注陶瓷基板公眾號哦！）