氮化硅AMB陶瓷基板的制備流程
氮化硅陶瓷基板能量損耗、更容易小型化、更耐高溫高壓的優(yōu)勢在新能源汽車方面?zhèn)涫軞g迎,能起到提速、增加續(xù)航里程、汽車輕量化的目的;同時氮化硅AMB陶瓷基板還是SiC器件封裝基板的首選,傳統(tǒng)的DBC陶瓷基板已經(jīng)難以滿足高溫、大功率、高散熱、高可靠性的封裝要求,DBC基板和氮化硅器件,在高溫過程中容易產(chǎn)生熱應力,導致銅層剝離,采用氮化硅AMB陶瓷基板能夠小避免。本文要闡述的是氮化硅AMB陶瓷基板的特點以及制備流程。
一,氮化硅AMB陶瓷基板的特點
Si3N4-AMB覆銅基板則是利用活性金屬元素(Ti、Zr、Ta、Nb、V、Hf等)可以潤濕陶瓷表面的特性,將銅層通過活性金屬釬料釬焊在Si3N4陶瓷板上。通過活性金屬釬焊(AMB)工藝形成的銅/陶瓷界面粘結(jié)強度更高,且Si3N4陶瓷相比Al2O3和AlN同時兼顧了優(yōu)異的機械性能和良好的導熱性,因此Si3N4-AMB覆銅基板在高溫下的服役可靠性更強,是SiC器件封裝基板的首選。
二,氮化硅AMB基板的制備工藝流程
AMB工藝根據(jù)釬焊料不同,目前主要分為放置銀銅鈦焊片和印刷銀銅鈦焊膏兩種。
以后者為例,工藝流程如下圖所示。首先將Ag、Cu、Ti元素直接以粉末形式混合制成漿料,采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將Ag-Cu-Ti焊料印刷在氮化硅陶瓷基板上,再利用熱壓技術(shù)將銅箔層壓在焊料上,最后通過燒結(jié)、光刻、腐蝕及鍍Ni工藝制備出符合要求的氮化硅AMB覆銅板。
氮化硅AMB覆銅板制備工藝流程圖
三,AMB工藝也有其局限性
在AMB工藝中,利用Ti等過渡金屬與Ag、Cu等元素形成合金焊料,具有很強的化學活性,能夠與氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等發(fā)生反應,促使熔融焊料潤濕陶瓷表面,完成氮化硅與無氧銅的連接?;钚栽豑i與氮化硅陶瓷反應的主要產(chǎn)物是TiN和TiAl3。
但這兩種方法都存在一定局限。首先,焊片工藝所用的銀銅鈦焊片在制備過程中容易出現(xiàn)活性元素Ti的氧化、偏析問題,導致成材率極低,焊接接頭性能較差。對于焊膏工藝,在高真空中加熱時有大量有機物揮發(fā),導致釬焊界面不致密,出現(xiàn)較多空洞,使得基板在服役過程中易出現(xiàn)高壓擊穿、誘發(fā)裂紋的問題。此外,釋放的有機揮發(fā)物會污染真空腔體和泵組管道,影響分子泵的使用壽命。
此外,AMB工藝還還存在一些短板,其技術(shù)實現(xiàn)難度要比DBC、DPC兩種工藝大很多,對技術(shù)要求高,且在良率、材料等方面還有待進一步完善,這使得該技術(shù)目前的實現(xiàn)成本還比較高。更多氮化硅AMB基板相關(guān)可以咨詢金瑞欣特種電路。
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