一、引言

在电子器件制造领域，DBC（Direct Bonded Copper，直接键合铜）陶瓷基片因其卓越的性能，如高导热率、良好的绝缘性以及与硅芯片相匹配的热膨胀系数，已经成为众多电子设备的关键材料。随着电子产品朝着小型化、高性能化方向飞速发展，对DBC陶瓷基片表面贴装工艺技术的要求也在不断提升。接下来电子展小编就来深入探究这一工艺技术的多个关键方面。

二、DBC陶瓷基片特性与贴装需求

（一）特性概述

DBC陶瓷基片通常由陶瓷基体与直接键合在其表面的铜层构成。从热性能角度看，其高导热性能可确保电子器件在工作过程中产生的热量能够迅速传导散发，避免因热量积聚而引发的故障，这对于高功率密度的电子器件尤为重要。优良的绝缘性能则能有效防止电路之间的短路，保证复杂电子电路的稳定运行。同时，其与硅芯片相近的热膨胀系数，使得在温度变化环境下，二者能够相对稳定地结合在一起，减少因热膨胀不匹配而造成的应力损坏，从而延长电子器件的使用寿命。

（二）贴装需求分析

鉴于DBC陶瓷基片承载着电子元件并构建电路连接的重要使命，其表面贴装必须满足精确性、可靠性与高效性的要求。元件在基片上的位置精度直接影响电子器件的功能发挥，微小的偏差可能导致电路短路或元件受损。而贴装过程中的稳定性则要确保元件牢固地附着在基片上，即使在外界振动、冲击等不利条件下，也能够保持电路的完整性。此外，在大批量生产场景下，贴装效率的高低关乎生产成本与产品上市速度，因此高效的贴装工艺是提高企业竞争力的关键因素之一。

三、表面贴装工艺流程及关键技术

（一）工艺流程概览

DBC陶瓷基片表面贴装过程大致可以划分为清洁与预处理、贴片、焊接以及检测与修复这几个主要环节。

1.  清洁与预处理 在贴装开始之前，基片表面的清洁至关重要。任何微小的灰尘颗粒、油污或者其他杂质都可能影响元件的贴装牢固度和焊接质量。通常采用超声波清洗技术结合化学清洗剂，对基片进行全方位的清洗。超声波的高频振动能够产生大量微小的气泡，这些气泡在破裂瞬间释放的强大能量可以有效去除基片表面的污染物。清洗完成后，还需对基片进行干燥处理，并进行表面预处理，如利用等离子体处理来改善基片表面的微观结构和润湿性，为后续的贴片和焊接工序奠定良好基础。

2.  贴片 贴片是将电子元件准确放置在基片预定位置的工序。这一步骤需要借助精密的贴片机来实现。贴片机通过精确的光学定位系统，能够精准识别元件的特征点以及基片上的预设位置标记。在操作过程中，贴片机的吸嘴会根据元件的形状和尺寸，从元件供料器中准确吸取元件，然后在高速运动中快速调整元件的姿态和位置，将其精准地放置在基片的相应位置上。整个贴片过程需要高度的自动化和精度控制，以保证元件贴装的准确性。

3.  焊接 焊接环节是将元件与基片实现电连接的关键步骤。目前常见的焊接方法有回流焊和波峰焊等。回流焊是一种将焊膏预先涂覆在基片的焊盘上，然后在一定温度下加热使焊膏熔化并流动，从而实现元件引脚与焊盘之间牢固连接的焊接方式。在回流焊过程中，温度的精确控制至关重要，需要根据焊膏的成分和特性，精确设定升温速率、保温时间和冷却速率等参数，以确保焊点的质量。波峰焊则适用于大面积多焊点的焊接场合，通过使基片与熔融的焊锡波峰相互接触来完成焊接。不过，这种焊接方式对基片表面的平整度和清洁度要求相对较高，以防止焊接缺陷的产生。

4.  检测与修复 贴装和焊接完成后，需要对贴装后的电子器件进行全面的检测。检测内容包括元件的贴装位置是否准确、焊接点的质量是否良好（如是否存在虚焊、桥接等现象）以及电路是否通畅等。常用的检测方法有光学检测和电子检测。光学检测主要是利用高分辨率的摄像头对元件的外观和位置进行检查；而电子检测则是通过测试设备对电路进行通断电测试和功能验证。对于检测过程中发现的不良品，需要进行及时的修复，如对虚焊点进行补焊，对位置偏移的元件进行重新调整等，以确保产品质量符合要求。

（二）关键技术探究

1.  清洁技术优化 如前文所述，清洁是整个贴装工艺的基础环节。然而，在实际生产中，不同污染程度和污染类型的基片需要采用针对性的清洁策略。例如，对于有机物污染较为严重的基片，可能需要在超声波清洗的基础上，增加紫外线光解氧化处理步骤，利用紫外线的高能量光子来分解有机污染物；而面对一些对清洁度要求非常高、且对表面敏感的基片（如用于高端光电子器件的基片），则要研究更温和、高效的清洁方法，如低温等离子体清洁，通过在低温环境下产生等离子体，避免高温对基片表面造成损害，同时实现清洁目的，以进一步提升清洁质量，为后续工序提供更好的起点。

2.  贴片精度提升 贴片精度的提升是提高整体电子器件品质的重要举措。除了依靠先进的贴片机硬件设备外，软件算法的优化也起着关键作用。在光学定位系统中，通过不断改进图像识别算法，使其能够更准确地识别元件和基片位置标记的各种细微特征，减少因图像模糊、反射干扰等因素导致的定位误差。同时，还可以引入机器学习技术，让贴片机根据大量的贴装实例自动学习和调整参数，以适应不同种类元件的贴装要求。另外，在贴装过程中，实时反馈控制系统的应用也至关重要，它能够根据实际贴装情况（如元件与基片之间的偏差）及时调整贴片机的动作，从而进一步提高贴片精度。

3.  焊接质量保障 焊接质量的稳定性一直是表面贴装工艺中的难点。除了前面提到的焊接温度控制外，焊材的选用也是一个关键因素。对于DBC陶瓷基片这种特殊材料，需要研发与其热膨胀系数相匹配、熔点适宜且具备良好润湿性的新型焊材。同时，在焊接过程中，通过优化焊接气氛（如适当添加惰性气体保护）来减少焊点氧化缺陷的产生，提高焊接点的机械强度和导电性能。此外，焊接设备的精密度和稳定性也至关重要，先进的焊接设备能够更准确地控制焊接过程中的温度变化和熔融焊锡的流动情况，确保焊点的高质量形成。

四、影响贴装工艺的因素及优化措施

（一）环境因素

贴装车间的环境对工艺效果有着显著影响。温度和湿度的变化会改变贴装过程中使用的胶水、焊膏等材料的性能，进而影响贴装质量。例如，在高温高湿环境下，焊膏的粘度可能会降低，导致其在基片焊盘上的铺展不均匀，影响焊接的可靠性。因此，需要在车间内安装恒温恒湿设备，维持室内温度在20 - 25℃、相对湿度在40% - 60%的范围内。此外，车间内的洁净度也不容忽视，灰尘过多可能会在贴装过程中附着于元件或基片表面，造成焊接短路等问题。应采用空气过滤系统保持车间洁净，达到ISO规定的相应洁净等级。

（二）材料因素

除了焊材和贴装胶水等直接用于贴装过程的材料外，DBC陶瓷基片本身的材料质量同样关键。基片的陶瓷成分纯度、铜层的厚度均匀性等因素直接影响贴装后的电子器件性能。在采购基片时，应严格筛选供应商，对其提供的材料进行严格的质量检测，确保基片的各项指标符合设计要求。对于其他辅助材料，如清洗剂、保护膜等，也应根据贴装工艺的具体需求，选择化学性质稳定、与基片和元件兼容性强的产品，以减少材料之间的相互作用对贴装工艺的不良影响。

（三）设备因素

贴装设备的性能对工艺质量起到了决定性作用。设备的精度、稳定性、自动化程度等都需要定期维护和校准。例如，贴片机的贴装精度可能会因长时间运行而出现偏差，要定期对贴片机的光学定位系统、机械传动系统进行校准，保证其能够持续以高精度进行贴装操作。对于焊接设备，也需要定期检查加热元件、温度传感器等关键部位的性能，确保焊接温度控制的准确性。同时，随着技术的不断更新，企业应及时关注并引进先进的贴装设备，以提升整体生产效率和产品质量。

五、结论

对DBC陶瓷基片表面贴装工艺技术的深入研究揭示了其在电子制造领域的重要地位以及面临的诸多挑战。通过对工艺流程的细致梳理、关键技术的深入探究以及影响因素的全面分析，可以为优化贴装工艺提供明确的方向。电子展小编觉得，未来，随着材料科学、自动化技术以及电子检测技术等多学科领域的不断发展，相信DBC陶瓷基片表面贴装工艺技术将取得更大的突破，从而推动电子器件制造行业迈向更高的发展水平，满足日益增长的高性能电子产品需求。

文章来源：表面贴装与微组装工艺技术