YST 1722-2025 覆铜陶瓷基板用无氧铜带标准立项发展报告

覆铜陶瓷基板用无氧铜带标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Oxygen-FreeCopperStripforCopper-CladCeramicSubstrates摘要关键词：覆铜陶瓷基板；无氧铜带；有色金属行业标准；功率半导体；产品标准化；YS/T1722-2025AbstractWiththerapiddevelopmentofpowersemiconductordevicestowardhighpowerdensity,highreliability,andminiaturization,copper-cladceramicsubstrates,asthecoreheatdissipationandinterconnectionmaterialsinpowermodulepackaging,haveincreasinglystringentperformancerequirements.Oxygen-freecopperstrip,asthekeyrawmaterialforcopper-cladceramicsubstrates,directlyaffectsthethermalconductivity,bondingstrength,andservicereliabilityofthesubstrates.However,foralongtime,Chinahaslackedadedicatedindustrystandardforoxygen-freecopperstripforcopper-cladceramicsubstrates,resultingininconsistentproductspecificationsandunevenquality,whichhasconstrainedthedomesticsubstitutionprocessofhigh-endpowermodules.Againstthisbackground,theMinistryofIndustryandInformationTechnologyapprovedandreleasedthenon-ferrousmetalindustrystandardYS/T1722-2025"Oxygen-FreeCopperStripforCopper-CladCeramicSubstrates."ThisstandardisunderthecentralizedmanagementoftheNationalTechnicalCommitteeonNon-FerrousMetalsofStandardizationAdministrationofChina,publishedonApril10,2025,andofficiallyimplementedonNovember1,2025.Thisstandardspecifiesthetermsanddefinitions,technicalrequirements,testmethods,inspectionrules,andmarking,packaging,transportation,storage,andqualitycertificationdocumentsforoxygen-freecopperstripforcopper-cladceramicsubstrates,systematicallyestablishingtheproductqualityindicatorsystem.ThereleaseandimplementationofthisstandardfillthestandardgapinthisfieldinChina,providingaunifiedtechnicalbasisforproductproduction,qualityinspection,andmarkettransactions,andisofgreatsignificanceforimprovingthequalityofdomesticoxygen-freecopperstripforcopper-cladceramicsubstrates,ensuringthesecurityofthepowersemiconductorindustrychainandsupplychain,andpromotingthehigh-qualitydevelopmentofstrategicindustriessuchasnewenergyvehicles,photovoltaicenergystorage,andrailtransit.Keywords:copper-cladceramicsubstrate;oxygen-freecopperstrip;non-ferrousmetalindustrystandard;powersemiconductor;productstandardization;YS/T1722-2025一、引言1.1标准立项背景覆铜陶瓷基板（DBC，DirectBondedCopper）是一种在高纯度氧化铝或氮化铝陶瓷基片的两面或单面键合无氧铜箔/铜带，经高温热处理和图形化蚀刻工艺制成的复合基板材料。凭借其优异的导热性能、良好的电绝缘性、较高的载流能力和与芯片匹配的热膨胀系数，覆铜陶瓷基板已成为IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、SiC（碳化硅）MOSFET等功率半导体模块的首选封装材料，广泛应用于新能源汽车电驱系统、光伏逆变器、风力发电变流器、轨道交通牵引系统、工业电机驱动以及航空航天电源管理等关键领域。1.2国内相关标准现状在国内现行标准体系中，与无氧铜带相关的主要标准包括：-GB/T5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》：规定了加工铜及铜合金的牌号表示方法和化学成分范围，但对覆铜陶瓷基板用途的针对性不足；-GB/T2059-2017《铜及铜合金带材》：适用于一般工业用途的铜及铜合金带材，未针对覆铜陶瓷基板的特殊性能要求（如高温结合性、表面粗糙度、厚度公差精度等）作出专门规定；-YS/T1047-2015《铜及铜合金带材表面质量》：侧重于表面质量的通用要求，未涉及覆铜陶瓷基板用无氧铜带特有的晶粒组织、高温抗氧化性及蚀刻适应性等关键指标。上述标准在覆铜陶瓷基板用无氧铜带的应用场景中，存在适用性不足、关键指标缺失等问题。具体而言，覆铜陶瓷基板用无氧铜带需要满足高温直接键合工艺要求（通常在1065℃~1083℃的氧化气氛中进行共晶键合），对铜带的氧含量控制（要求氧含量不大于10ppm）、晶粒尺寸均匀性、表面清洁度以及厚度一致性的要求远高于通用铜带标准的规定范围。在当前产业高速发展的关键时期，YS/T1722-2025标准的发布实施为覆铜陶瓷基板产业提供了重要的技术规范支撑，有助于引导企业提升产品一致性水平、增强国产材料在高端功率模块领域的市场竞争力，并对完善我国有色金属标准体系、推动行业规范化发展具有重要的现实意义。二、标准编制原则与依据2.1编制原则YS/T1722-2025《覆铜陶瓷基板用无氧铜带》在编制过程中遵循以下基本原则：（1）科学性原则。标准各项技术指标的确定以大量试验验证数据为基础，充分考虑覆铜陶瓷基板制造工艺的客观要求和使用工况的实际需求，确保每项指标均有科学依据。编制组通过对国内主流覆铜陶瓷基板生产企业和无氧铜带制造企业的系统调研，积累了充分的实测数据。（2）适用性原则。标准在指标设置上兼顾先进性与可行性，既参考了国际先进水平的技术要求，也考虑了国内企业的实际生产能力和技术装备水平，确保标准颁布后行业内大多数企业经过努力能够达到要求。（3）协调性原则。标准在技术内容上与现有国家标准GB/T5231、GB/T2059等保持协调一致，在术语定义、试验方法等方面尽量引用现行有效的标准方法，避免标准间的冲突与重复。（4）规范性原则。标准结构和编写规则严格遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求，确保标准文本的规范性、准确性和可操作性。2.2编制依据本标准的编制主要依据以下法律法规和标准化文件：-《中华人民共和国标准化法》-《行业标准管理办法》-GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》-GB/T5231-2012《加工铜及铜合金牌号和化学成分》-GB/T2059-2017《铜及铜合金带材》-GB/T5121《铜及铜合金化学分析方法》系列标准三、标准主要技术内容3.1适用范围本标准规定了覆铜陶瓷基板用无氧铜带的技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存和质量证明书等内容，适用于覆铜陶瓷基板（包括DBC工艺和AMB工艺）制造用无氧铜带的生产与检验。3.2产品分类与牌号标准将覆铜陶瓷基板用无氧铜带按牌号、状态和规格进行分类。产品牌号主要参照GB/T5231中的TU1和TU2牌号，其中TU1为一级无氧铜（铜含量≥99.97%，氧含量≤10ppm），TU2为二级无氧铜（铜含量≥99.95%，氧含量≤20ppm）。鉴于覆铜陶瓷基板高温键合工艺的特殊要求，标准重点规定了TU1牌号产品的技术要求。在供货状态方面，标准规定了软态（M）和半硬态（Y4、Y2）等temper状态。不同状态的铜带适用于不同工艺要求的覆铜陶瓷基板制造流程。厚度范围一般为0.1mm~1.0mm，宽度范围一般为100mm~650mm，具体尺寸规格由供需双方协商确定并在合同中注明。3.3化学成分要求标准对覆铜陶瓷基板用无氧铜带的化学成分作出了严格规定，核心控制指标包括：-铜含量：TU1牌号Cu+Ag含量≥99.97%，TU2牌号Cu+Ag含量≥99.95%；-氧含量：TU1牌号氧含量≤10ppm，TU2牌号氧含量≤20ppm。严格控制氧含量是保证覆铜陶瓷基板高温键合质量的关键指标，氧含量超标将导致高温键合过程中产生气泡、降低结合强度；-杂质元素：对铋（Bi）≤0.001%、锑（Sb）≤0.002%、砷（As）≤0.002%、铁（Fe）≤0.005%、镍（Ni）≤0.002%、铅（Pb）≤0.003%、锡（Sn）≤0.002%、硫（S）≤0.005%、磷（P）≤0.003%、锌（Zn）≤0.003%等杂质元素含量进行限量控制。3.4力学性能要求标准规定了不同状态无氧铜带的力学性能指标，主要包括抗拉强度（Rm）和伸长率（A50mm）。以软态（M）产品为例，抗拉强度要求为195MPa~260MPa，伸长率不低于35%；半硬态（Y4）产品抗拉强度要求为215MPa~275MPa，伸长率不低于30%。合理的力学性能范围既保证了铜带在覆铜陶瓷基板制造过程中的加工成形性，又确保了成品基板的机械可靠性。3.5工艺与表面质量要求覆铜陶瓷基板用无氧铜带对表面质量有超出通用铜带标准的严格要求。标准规定：-铜带表面应光滑、清洁，无分层、裂纹、起皮、气泡、划伤、凹坑、压痕、油污、腐蚀斑等影响使用的缺陷；-表面粗糙度Ra值应不大于0.5μm，以确保铜带与陶瓷基片在高温键合过程中的良好润湿性和结合质量；-铜带边缘应整齐、无毛刺、无裂边，切边质量应满足后续蚀刻工艺的要求；-铜带应具有良好的板形，不平度应不大于3mm/m，残余应力应控制在合理范围内，以保证后续加工过程中的尺寸稳定性。3.6尺寸偏差要求考虑到覆铜陶瓷基板制造对铜带厚度均匀性的敏感性，标准对尺寸偏差作出了严格规定。厚度偏差方面，厚度0.2mm以下的产品允许偏差为±0.008mm，厚度0.2mm~0.5mm的产品允许偏差为±0.010mm，厚度大于0.5mm的产品允许偏差为±0.015mm。宽度偏差为±0.2mm。厚度公差明显严于GB/T2059-2017的通用要求，以确保覆铜陶瓷基板键合后各处热阻的一致性。3.7试验方法标准规定的试验方法主要包括：-化学成分分析：按GB/T5121系列标准执行，氧含量测定采用惰性气体熔融-红外吸收法或氧氮氢分析仪法；-力学性能测试：按GB/T34505（或GB/T228.1）执行，采用纵向试样进行室温拉伸试验；-表面粗糙度测量：采用触针式表面轮廓仪或光学轮廓仪进行测量；-尺寸测量：厚度采用千分尺或光学测微仪测量，宽度采用游标卡尺或钢直尺测量；-外观质量检查：采用目视检查结合10倍放大镜进行。3.8检验规则标准规定了覆铜陶瓷基板用无氧铜带的检验分类、检验项目、组批规则、取样方法和判定规则。产品检验分为出厂检验和型式检验两类。出厂检验项目包括化学成分、力学性能、尺寸偏差和外观质量等必检项目。型式检验则在产品设计变更、生产工艺重大调整或正常生产周期满一年时进行，检验项目覆盖标准规定的全部技术要求。3.9标志、包装、运输和贮存标准对产品的标志、包装、运输和贮存提出了明确要求。产品包装应保证在正常运输和贮存条件下不损坏、不腐蚀、不变形。标志内容应包括产品名称、牌号、状态、规格、批号、重量、生产日期、生产单位名称等信息，并注明“覆铜陶瓷基板用无氧铜带”字样，以便于产品追溯和管理。四、关键技术指标比对分析4.1与国际先进水平的对标从技术指标的整体水平来看，YS/T1722-2025规定的氧含量控制要求（TU1≤10ppm）和厚度公差要求已与国际先进水平接轨。在力学性能方面，标准规定的软态抗拉强度范围与国际主流覆铜陶瓷基板用铜带的要求基本相当，能够满足活性金属钎焊（AMB）和直接键合铜（DBC）两种主要工艺的需求。4.2标准的创新性与先进性本标准的先进性和创新性主要体现在以下方面：（1）体系创新。立足“原材料-工艺适配性”的系统性视角，首次专门针对覆铜陶瓷基板应用场景设立了从化学成分到表面特性、从力学性能到尺寸精度的全要素指标体系，打破了以往“通用带材标准+个别补充协议”的分散管理模式，填补了国内外该领域专用产品标准的空白。（2）工艺适配指标创新。标准引入了覆铜陶瓷基板制造工艺特有的质量评价维度，如表面粗糙度、板形不平度等指标的量化，为生产过程中的工艺稳定性和成品一致性提供了可量化的判定依据，有效弥补了传统标准中“不可检测、不可判定”的模糊地带。（3）指标先进性。标准在厚度精度要求、表面质量控制、氧含量限定等关键指标上达到了国际先进水平。同时，标准综合考虑了当前国内主流生产企业的技术装备水平，避免设置过高的门槛，体现了“先进性与可行性相统一”的编制思路。五、标准实施的意义与预期效益5.1规范市场秩序，提升产品质量覆铜陶瓷基板用无氧铜带此前多参照通用铜带标准或供需双方协议执行，产品质量水平参差不齐，用户单位验收依据不统一。本标准实施后，将为供需双方提供统一、规范的技术依据，有效提升产品质量的一致性和可靠性。5.2支撑产业链安全与自主可控在当前复杂多变的国际环境下，关键基础材料自主可控的重要性日益凸显。本标准的发布实施将有力推动国产覆铜陶瓷基板用无氧铜带的品质提升和规模化应用，降低对进口材料的依赖程度，增强我国功率半导体产业链的韧性和安全水平。5.3促进技术创新和产业升级标准中技术指标的设定瞄准国际先进水平，将引导企业加大技术投入、优化生产工艺、提升管理水平。同时，标准的实施也将为高端产品研发提供明确的技术导向，推动行业从“以量取胜”向“以质取胜”转变。5.4完善有色金属标准体系本标准的发布填补了我国有色金属行业标准体系中覆铜陶瓷基板专用铜带标准的空白，与GB/T5231、GB/T2059、GB/T26007等现有标准形成了有效互补，进一步完善了铜加工材标准体系，为后续相关标准的制定提供了有益参考。六