在陶瓷基板金属化工艺中，直接镀铜（DPC）技术凭借其高线路精度（线宽/线距可低至50μm）、优异的导热性（氮化铝基板热导率≥170W/mK） 以及低温制程优势（<300℃），已成为大功率半导体封装的首选方案。而电镀铜加厚作为DPC工艺的核心环节，直接决定了基板的导电性、机械强度及长期可靠性。本文将深入解析其技术流程、关键控制点及行业创新方向。一、电镀铜加厚工艺的技术定位电镀铜加厚制程位于DPC工艺流程的中后期阶段，其原理是将磁控溅射和化学沉铜形成的薄铜层（通常≤1μm）增厚至功能厚度（0.5–3.0OZ，约17–105μm），以满足高电流承载、低电阻导通及三维互连需求。电镀铜的质量，直接决定基板的导电性、机械强度及热管理性能。二、电镀铜加厚的核心流程

　　1. 前处理：表面活化与清洁

　　微蚀粗化：使用酸性微蚀液（如H₂SO₄-H₂O₂）去除铜面氧化物，形成微米级粗糙度（Ra≈0.3–0.8μm），增强镀层结合力。

　　酸洗除油：酸性除油剂清除有机污染物，防止电镀空洞。

　　预浸活化：胶体钯活化液（SnCl₂/PdCl₂）吸附于孔壁，为化学镀铜提供催化位点，确保通孔（Via）导电连续性。

　　2. 电镀铜工艺：精准增厚

　　电解液配方：以CuSO₄（180–250g/L）和H₂SO₄（40–70g/L）为主液，添加光亮剂（如聚二硫二丙烷磺酸钠）、整平剂（咪唑类衍生物）及抑制剂（聚乙二醇），调控镀层致密性与平整度。

　　电镀参数控制：电流密度：1.5–4 A/dm²（过低导致沉积慢，过高引发放气烧焦）；温度：20–30℃（高温加速添加剂分解）；阴阳极比：1:1~1:2（避免边缘效应）。

DPC陶瓷基板电镀铜示意图

　　通孔填充能力：采用脉冲电镀或水平电镀线，配合旋转阴极设计，实现小孔径（≥0.2mm）深径比（≤8:1）通孔的无缝隙填充。

　　3. 后处理：应力释放与结构强化

　　退火工艺：300–400℃氮气氛围中烘烤30–60分钟，消除电镀内应力，且提升铜层延展性（延伸率≥15%）及热循环寿命。

　　表面研磨：砂带打磨去除退火氧化层，Ra≤0.1μm，为后续阻焊/表面处理提供平整基底。

　　三、工艺瓶颈与创新解决方案1. 铜箔结合力提升激光微织构技术：在陶瓷基板表面进行激光扫描，形成微米级凹坑，增加机械互锁位点；应力释放退火：在氮气保护下以250–300℃退火2小时，使铜晶粒再结晶，延展性提升30%以上，同时消除电镀内应力。2. 铜层厚度均一性控制旋转阴极：在磁控溅射时，对基板旋转实现双面镀膜厚度偏差＜5%；自适应电流分布：电镀时，依据基板形状动态调节阳极位置，补偿电流边缘衰减。

　　DPC陶瓷基板断面SEM图四、行业应用与未来挑战DPC电镀铜加厚工艺已赋能多领域高功率器件。在新能源汽车领域，IGBT模块铜层厚度≥100μm，可耐受300A瞬时电流。在5G射频器件领域，金镀层+铜基底层（沉镍金工艺）可实现低插损信号传输。在激光雷达应用场景，铜线路粗糙度（Ra＜0.5μm）可提高VCSEL芯片的散热效率。结语电镀铜加厚工艺的精密控制是DPC基板高可靠性的基石。随着封装技术向多芯片集成、高频大功率演进，工艺需持续优化镀层均匀性、界面结合力及热管理效能。随着新能源汽车、AI芯片对功率密度要求的跃升，超厚铜沉积（>200μm）等工艺技术的发展值得进一步关注。（更多资讯请关注陶瓷基板公众号哦！）