陶瓷覆铜板是高压大功率IGBT模块的重要组成部件,既具有陶瓷的高导热、高电气绝缘、较高机械强度等特性,又具有无氧铜的高导电性和优良焊接性能,还能制作出各种图形,是适用于SIC芯片、大功率IGBT模块、半导体制冷制热器件的封装材料。据QYResearch数据,2025年全球陶瓷基板市场规模为17.8亿美元,预计到2029年将增长到41.5亿美元,预计2026年至2029年复合增长率(CAGR)为18.23%。目前,陶瓷覆铜板及其用无氧铜材料均以日欧生产为主,难点在于陶瓷覆铜板的覆铜工艺需要在高温情况下实现铜材与陶瓷板的键合,然而经高温热处理后,铜材晶粒迅速长大,晶粒尺寸甚至可达毫米级,这将在铜材与陶瓷板的结合面及其自由表面处形成“橘皮组织”,增加铜材的表面粗糙度。一方面,结合面粗糙度的增加会加大铜材与陶瓷板之间的间隙,进而导致铜/陶瓷结合强度降低甚至结合失败;另一方面,自由表面粗糙度的增加也会给后续刻蚀、清洗、焊接等工艺带来一系列负面影响,进而导致铜/元件焊缝强度降低甚至焊接失败。
本项目材料的开发,可实现进口替代,促进陶瓷覆铜板的快速国产化。同时,现阶段国内中低端无氧铜产能过剩,本项目材料的开发,有助于国内无氧铜的转型升级、消化过剩产能,并促进新产品、新技术发展,提升节能环保产业供给质量和水平。而且,本项目材料不仅可产生较好的经济效益,还具有很高的社会价值,对推动铜带的应用有着重要的意义。
1、微合金无氧铜耐热机理以及晶粒长大机制,揭示微量合金元素(如Mg、La等)在无氧铜基体中的存在形式及其对晶界迁移的阻碍作用,建立多元微合金协同抑制晶粒粗化的热力学与动力学模型
2、高洁净无氧铜的非真空熔炼技术,突破传统真空熔炼对设备与规模的限制,开发低成本、高效率的熔体纯净化处理工艺,以解决铜液易吸气、夹杂物难去除导致的界面结合缺陷问题
3、宽幅低硬度铜合金带材表面控制技术,针对宽幅(≥600mm)低硬度带材在高温退火及后续加工中表面擦划伤及板形不良问题,开发全流程表面质量与硬度协同控制技术
1、开发了从 0.95-6.0mm的功率模块散热基板用铜板材,包括C1100、C1020 和 C19210,建成了无氧铜带材制备加工生产线,在企业建立了无氧铜合金氧含量的工业检测方法,实现了铜材的产业化生产,带材维氏硬度≥120,经过高温(380℃)烘烤 10 分钟后,维氏硬度不小于 85。
2、针对陶瓷覆铜板用铜合金带材,分析了陶瓷覆铜板用铜合金带材实验室制备全过程的组织和性能演变过程,研究了Mg、La等微合金化元素对无氧铜耐热性能的影响规律。
合金成分:铜含量≥99.97%,氧含量≤10ppm;
晶粒尺寸:900℃保温30min,空冷,晶粒尺寸≤0.5mm,1065℃保温3min,空冷,晶粒尺寸小于0.15mm
导电率:≥98%IACS
力学性能:硬度≥100HV,抗拉强度≥300MPa
技术总结报告一份;
第三方检测报告一份;
专利≥1件;
论文≥1篇。