根據三菱綜合材料網站產品資料介紹，直接敷鋁陶瓷(Direct Bonded Aluminum,DBA)基板是由高純度鋁板直接粘附于陶瓷基板兩側組成（見下圖1），兼具良好的導熱性與電氣絕緣性能，在熱循環測試中展現出了出色的可靠性，已被實際應用于電動汽車（xEVs）的功率模塊、工業設備的變頻器和其他需要高可靠性和散熱的應用。

圖1:直接敷鋁陶瓷基板(Direct Bonded Aluminum,DBA) 來源：三菱綜合材料

多年來，直接敷銅陶瓷(Direct Bonded Copper Ceramic Substrate,DBC)基板因優異的導熱因其優良的電氣絕緣性和導熱性能，已被廣泛用于功率模塊等電力電子器件的封裝。它能承受高達10,000伏的電壓和大電流條件，同時允許芯片直接安裝在基板上，從而簡化了器件結構，并有效提升了散熱效率，推動了功率電子器件的普及。然而，DBC基板在高熱沖擊條件下表現出一定的脆弱性。例如，功率芯片工作時產生的焦耳熱可能導致界面應力集中，進而引發陶瓷層或焊接界面的裂紋，影響器件可靠性。

在一些研究資料中提到，例如參考資料2中提到在一定的界面結合手段下得到的DBA基板，DBA基板的熱循環耐受能力比DBC基板高100倍。在三菱綜合材料的網站中也提到，DBA基板經受2500次的循環測試后在電鏡下依然沒有異常（見下圖2）。

圖2：DCB基板與DBA?基板對比熱循環測試（-40~125℃，2500次循環） 來源：三菱綜合材料

為什么DBA基板熱循環可靠性更高？

在參考資料3中，提到“在?熱應?條件下，DBA基板?DBC基板具有更好的可靠性，這是由于鋁和銅的塑性變形?為不同”，此外，三菱綜合材料官網提到，DBA基板具備優異的熱應力緩和效果。在熱循環過程中，鋁可以通過微觀的塑性流動來“釋放”局部應力，避免應力集中在陶瓷等脆性材料界面上，降低開裂風險。

雖然鋁的良好塑性在一定程度上有助于緩解熱應力，但其僅是DBA基板在冷熱循環中展現高可靠性的一個方面。真正決定DBA基板長期穩定性的，是其鋁-陶瓷之間的界面結合強度。因此，高可靠性鍵合工藝與合理的材料體系設計，構成了該技術的核心要素。參考資料3中通過瞬時液相鍵合法(transient liquid phase ,TLP)將鋁直接鍵合到氮化鋁基底上，采?該?藝制備的DBA基板在合適的加熱條件下具有良好的穩定性，在熱循環測試后未出現任何界?斷裂。

瞬時液相鍵合法（Transient Liquid Phase Bonding, TLP）是一種在電子封裝中廣泛應用的低溫互連技術，其核心原理是通過引入低熔點中間層材料，在較低溫度下形成短暫液相，隨后通過擴散反應生成高熔點金屬間化合物，最終實現可靠的固態連接。這一過程不僅兼顧低溫加工的優勢，還能在固化后顯著提高連接強度與耐熱性，有效緩解熱應力、減少陶瓷損傷，特別適用于高熱循環、高功率密度等嚴苛工作環境中的封裝需求。

參考資料：

1、三菱綜合材料，DBA（Direct Bonded Aluminum）基板產品介紹

2、Xiao-Shan Ning, Yuanbo Lin, Wei Xu, Rong Peng, Heping Zhou, Kexin Chen,

Development of a directly bonded aluminum/alumina power electronic substrate,

Materials Science and Engineering: B,Volume 99, Issues 1–3

3、Y. Kuromitsu et al., "Direct bonded aluminum on aluminum nitride substrates via a transient liquid phase and its application," 2010 6th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, Nuremberg, Germany, 2010, pp. 1-5.

編輯整理：粉體圈Alpha