近年来，功率半导体器件在新能源汽车、5G通信、轨道交通及新能源发电（光伏/风电）等领域广泛应用，其性能需求持续升级，包括耐高温高压、高频运行及高功率密度等。陶瓷基板凭借卓越的热导性、电绝缘性、机械强度与化学稳定性，成为功率半导体封装的理想载体。特别在碳化硅模组封装方面，AMB（活性金属钎焊法，Active Metal Brazing)技术凭借能降低内部热应力，提高基板的热导率和可靠性等优势正在逐步发力碳化硅模组封装市场。
AMB基板制备技术是DBC基板工艺的改进(DBC基板制备中铜箔与陶瓷在高温下直接键合，而AMB基板采用活性焊料实现铜箔与陶瓷基片间键合)，通过选用活性焊料可降低键合温度(低于800°C)，进而降低陶瓷基板内部热应力。
图1 AMB陶瓷覆铜基板的应用
AMB陶瓷覆铜基板的制备工艺主要包括陶瓷基板的准备与焊膏制备、AMB陶瓷覆铜基板的钎焊、AMB陶瓷覆铜基板的刻蚀和清洗、镀覆等方面。需要根据客户需求选择防氧化工艺（OSP）、镀镍金、镀镍、镀银工序中一种进行表面处理。其中镀银是将蚀刻后的基板送入镀银线，在裸露的铜面镀一层银，以达到保护铜面、维持可焊性的效果。传统回收方法主要采用化学溶解或机械剥离技术处理废弃衬板。化学法基于氰化物或硝酸体系溶解银层，虽能回收部分银材料，但会产生含重金属的危废液体，处理成本高昂且违反绿色制造原则。机械剥离则难以精确控制去除深度，易造成铜基底划伤或变形，使衬板丧失再利用价值。面对全球每年数以百万计的新能源汽车报废量，开发一种非接触、高精度且环境友好的银层去除技术，实现AMB衬板的直接再利用，对相关产业的可持续发展具有战略意义。
激光清洗原理
激光清洗技术是一种基于激光与物质相互作用的先进表面处理技术，其核心原理是利用高亮度、方向性好的激光束照射物体表面，通过精确控制激光参数使污染物或涂层吸收光能后发生物理或化学变化，从而克服污染物与基底之间的粘附力，实现选择性去除。根据作用机制不同，激光清洗主要分为三种类型：
• 激光烧蚀清洗：依赖热膨胀效应、气化作用或相爆炸过程直接去除材料，是工业应用最广泛的方法。
• 液膜辅助清洗：在材料表面预覆液膜（水或酒精），利用液膜沸腾汽化产生的冲击力剥离污染物。
• 激光冲击波清洗：通过激光诱导空气电离产生冲击波，特别适合纳米级微粒去除。
本研究利用高能量密度的紫外激光束照射镀银层表面，使镀银层吸收激光能量后迅速升温至熔点甚至沸点，从而使银层瞬间熔化或汽化，脱离铜基体表面。同时，激光产生的冲击波和光压也有助于将剥离的银层碎屑去除。
图2激光清洗原理图
激光清洗优势
高精度：可以精确控制激光的作用区域，只对镀银层进行清洗，而不损伤底层的铜基体，特别适用于对精密部件的清洗。
非接触加工：避免了传统清洗方法中机械接触可能导致的表面划伤或变形等问题。
环保：不需要使用化学试剂，不会产生废水、废气等污染物，符合环保要求。
清洗效率高：能够快速去除镀银层，对于大面积的镀银层也可以通过扫描激光束的方式进行高效清洗。
图3样品清洗区域
如图3所示，AMB基板需清洗的区域为1.6*2.8 mm,镀银层厚度为0.4~0.6 µm。要求清洗效果是银层无残留且不伤底材。
图4 激光清洗前后效果图
图5 激光清洗区域表面粗糙度
图6 激光清洗设备示意图
在微电子与精密制造领域，挑战往往存在于毫厘之间。由于银和铜的熔沸点比较接近，且铜对紫外的吸收比银高，因此在镀铜基底上对厚度仅为0.4-0.6微米超薄银层进行精准、无损剥离的工艺窗口非常小，该工艺对激光能量的控制要求达到了近乎苛刻的程度——功率容差窗口将近被压缩至±0%的极窄范围。这一成就，堪称激光精密加工的“刀尖之舞”。这意味着，能量输入的精确性、稳定性极其关键。任何细微的功率漂移，都将导致银层去除不彻底或损伤下方的铜基底。
本测试结果表明激光清洗能够快速去除镀银层，对于大面积的镀银层也可以通过扫描激光束的方式进行高效清洗，外观无残留，激光清洗之后样品表面未出现划伤或变形，表面纹路完整，已通过客户WB（Wire Bonding）验证测试。
总结
相较于传统清洗方式，激光清洗具有非接触、无化学污染、区域选择性好、加工精度及自动化程度高等突出优势。激光技术所能触及的精度极限，也彰显了我们设备在稳定性、可控性方面的卓越性能，为高端电子制造、精密传感器、先进封装等领域提供了清洁且无损的银层去除解决方案。
关于我们
安徽柏逸激光科技有限责任公司（简称“柏逸激光”）成立于2021年12月，由安徽大学郭庆川教授在安徽大学激光与光学研发中心科研基础上孵化，由政府资本、安徽大学等共同投资，是一家集激光微纳加工技术、光学设计和光学系统、自动化系统与智能制造等核心技术为一体的超快激光高端装备企业。