AMB陶瓷基板的性能與應用
作者：偉邦材料 發布時間：2021-10-26 16:44 瀏覽次數 :
隨著功率器件，特別是第三代半導體器件的興起和應用，半導體器件正逐步走向大功率、小型化、集成化和隨著多功能的發展，對封裝基板的性能也提出了更高的要求。陶瓷基板或陶瓷電路板具有導熱性。率高、耐熱性好、熱膨脹影響系數低、機械設計強度高、絕緣性好、耐腐蝕和抗輻射等特點，在電子控制器件封裝中得到廣泛應用。陶瓷基板工藝有很多種，除了DPC、DBC、HTCC、LTCC之外，還有目前備受關注的AMB Active金屬結合，或活性金屬釬焊。
什么是活性金屬釬焊技術？
AMB技術是指，在800℃左右的高溫下，含有生物活性物質元素Ti、Zr的AgCu焊料在陶瓷和金屬的界面進行潤濕并反應，從而可以實現陶瓷與金屬異質鍵合的一種傳統工藝信息技術。AMB陶瓷基板，一般是這樣學生制作的：首首先用絲網印刷法在陶瓷板表面涂覆活性金屬焊料，然后夾上無氧銅層。進行研究高溫焊接，然后刻蝕出圖形設計制作一個電路，最后再對表面圖形數據進行化學鍍。
磁性陶瓷基板的技術特性
Amb 技術是基于 dbc (直接連接銅)技術,采用AMB工藝制備的陶瓷基板不僅具有較高的導熱系數和較好的銅層附著力，而且還有熱阻更小、可靠性更高等教育優勢。
Amb 陶瓷基板按材料分類
根據陶瓷材質的不同，目前成熟應用的AMB陶瓷基板可分為：氧化鋁、氮化鋁和氮化硅基板。
AMB氧化鋁基板
相對地，氧化鋁板材主要來源可以廣泛、成本管理最低，是性價比最高的AMB陶瓷基板，工藝研究最為一個成熟。但由于氧化鋁陶瓷的熱導率低、散熱能力有限，AMB氧化鋁基板多用于功率密度不高且對可靠性沒有嚴格要求的領域。
AMB氮化鋁基板
鋁基板具有較高的散熱能力，更適合于大功率、大電流的工作環境。但從那以后。.鋁合金覆銅板的機械強度較低，高低溫循環沖擊壽命有限，限制了其應用。
3.3 AMB氮化硅材料基板
Si _ 3n _ 4陶瓷具有 α-si _ 3n _ 4和 β-si _ 3n _ 4兩種晶型，α 相在高溫下不穩定，易轉化為穩定相定的 β 相。高導熱氮化硅陶瓷內 β 相的含量一般大于40％。憑借氮化硅陶瓷的優異特性，AMB氮化硅基板之間有著非常優異的耐高溫以及性能、抗腐蝕性和抗氧化性。
AMB氮化硅材料基板之間具有高熱導率。一方面，amb 氮化硅襯底具有較高的熱導率(> 90w/mk) ，厚銅層(高達800m)具有較高的熱容量和熱傳遞。因此，對于要求高可靠性、散熱和局部放電的汽車、風力渦輪機和牽引系統。和高壓控制直流系統傳動技術裝置等來說，AMB氮化硅基板可謂其首選的基板進行材料。活性金屬釬焊，另一方面，焊接非常厚的銅(厚度達0.8毫米)相對薄氮化硅陶瓷上。因此，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。客戶可自定義產品布局，這一點類似于
PCB電路板。
AMB氮化硅基板之間具有使用低熱膨脹風險系數。氮化硅納米陶瓷的熱膨脹影響系數（2.4 ppm/K）較小，與硅芯片（4 ppm/K）接近，具有一個良好的熱匹配性因此，amb 氮化硅襯底，非常適合裸芯片的可靠封裝，封裝元件在產品生命周期中不易失效。電磁軸承陶瓷基板的可靠性分析在設計新的電源管理模塊時，根據數據封裝方式的要求，模塊工程師發展需要我們選擇一個合適的基板材料，并對基板考慮了復合材料的電性能、熱性能、力學性能和可靠性。研究表明，電力設備的失效原因大多與電力設備的損壞有關由于熱量不能及時散發，陶瓷基板的熱性能對功率器件的可靠性至關重要。AMB襯底的可靠性。性很大程度上發展取決于活性釬料成分、釬焊工藝、釬焊層組織管理結構等諸多問題關鍵影響因素。
影響AMB陶瓷基板可靠性分析指標的制程技術因素和測試環境因素磁懸浮陶瓷基片機械應力影響分析及熱震分析
機械應力分析：陶瓷是脆性材料，在應力條件下容易疲勞斷裂。由于銅和陶瓷的CTE不匹配問題產生的內應力內應力主要集中在銅邊和陶瓷接頭處裂縫比尖角更容易出現。dimple可起到降低熱應力以及緩解社會作用，可以10x提升作為基板的可靠性熱沖擊測試基本信息：注意溫差和轉換時間- 55 ° c ~ 150 ° c，熱沖擊一般來說，熱沖擊試驗比熱循環試驗更為嚴格;一般來說，液體測試比氣體測試更嚴格。
AMB陶瓷基板的應用
與DBC陶瓷基板相比，AMB陶瓷基板具有一個更高的結合工作強度和冷熱循環經濟特性。目前，隨著電子技技術的高速發展，大功率器件控制模塊對高速鐵路 igbt 模塊封裝的關鍵材料——陶瓷復合銅板形成了一個巨大的需求巨大，尤其是AMB基板已逐漸成為主流應用。日本京瓷采用生物活性金屬進行焊接技術工藝方法制備出了氮化硅陶瓷覆銅基板，其耐溫度可以循環（-40~125 ℃）達到5 000 次，可承載大于300 A 的電流，已用于電動汽車、航空航天等領域。特別是，該產品采采用活性金屬焊接工藝將多層無氧銅與氮化硅陶瓷結合，銅柱垂直焊接，實現了 igbt 的互連模塊小型化、高可靠性等要求有較好的推動作用。另外，在風能、太陽能、熱泵、水電、生物質能、綠色發展建筑、新能源技術裝備、電動控制汽車、軌道進行交通等重要領域，amb 基板也開始得到越來越多的應用。
