近年來，隨著新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體功率模塊得到了廣泛的應(yīng)用。功率模塊一般應(yīng)用在大功率大電壓環(huán)境中，相較于通常的電子應(yīng)用領(lǐng)域，其對(duì)載板的電流載流能力、絕緣耐壓能力、以及高效散熱能力有著更高的要求。而覆銅陶瓷基板的高載流、高耐壓、高散熱的特點(diǎn)，恰好滿足了功率模塊的應(yīng)用需求。
覆銅陶瓷基板按工藝分可以一般可分為DBC(Direct bonded copper直接覆銅陶瓷基板)、DPC(Direct plated copper，直接電鍍陶瓷基板)、AMB(Active metal brazing，活性金屬釬焊陶瓷基板)等。其中DBC和AMB覆銅陶瓷基板在半導(dǎo)體功率模塊中被大量應(yīng)用。
DBC陶瓷基板?
DBC陶瓷基板一般是在Al2O3陶瓷上直接覆銅。首先需要將銅箔(Cu)做氧化處理，然后將Al2O3陶瓷片和處理后的銅箔壓合，銅箔在1065°C形成CuO共晶相，進(jìn)而與Al2O3陶瓷片發(fā)生反應(yīng)生成CuAO2或Cu(AO2)2，實(shí)現(xiàn)銅箔與陶瓷間共晶鍵合。如果是AlN陶瓷，則需要預(yù)先在AlN陶瓷表面做氧化處理，生成Al2O3，再進(jìn)行覆銅。
其工藝流程如下圖所示。
DBC結(jié)構(gòu)圖
DBC切面圖
得益于銅箔與陶瓷間共晶鍵合強(qiáng)度較高，DBC基板的銅厚一般可以做到100μm-600μm，同時(shí)陶瓷和銅具有良好的導(dǎo)熱性，DBC基板的熱穩(wěn)定性也很好，廣泛應(yīng)用于各種IGBT功率模塊、激光器(LD)和光伏(PV)等器件封裝散熱中。
AMB陶瓷基板 ?
AMB 陶瓷基板則是利用含少量活性元素的金屬釬焊料，將銅箔與陶瓷片間緊密焊接起來。AMB釬焊料中添加的少量活性元素具有高活性，可提高釬焊料熔化后對(duì)陶瓷的潤濕性，使陶瓷表面無需金屬化就可與金屬實(shí)現(xiàn)良好焊接。
其工藝流程如下圖所示。
AMB結(jié)構(gòu)圖
AMB切面圖
通過釬焊實(shí)現(xiàn)陶瓷表面覆銅的AMB基板，相比DBC基板，其結(jié)合強(qiáng)度更高，可靠性也更好。AMB基板中的陶瓷一般是Si3N4陶瓷和AlN陶瓷，二者的導(dǎo)熱性能(Si3N4 AMB>80W/m·K, AlN AMB>170 W/m·K)遠(yuǎn)高于Al2O3 DBC(24W/m·K)。另外Si3N4 AMB還擁有出色的機(jī)械強(qiáng)度。
近年來，新能源汽車的爆發(fā)式發(fā)展，也帶來了車規(guī)功率模塊需求的快速增長。同時(shí)SiC功率器件也逐漸走向成熟，并開始大規(guī)模應(yīng)用，也推動(dòng)著功率模塊的功率密度不斷地提高。因此也對(duì)封裝材料的散熱性能、機(jī)械強(qiáng)度、可靠性提出了更高的要求。AMB陶瓷基板，尤其是Si3N4 AMB 陶瓷基板很好地滿足了車規(guī)SiC功率模塊的性能需求。
南通威斯派爾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司專注于AMB基板的研發(fā)和制造，實(shí)現(xiàn)了AMB全制程的自主生產(chǎn)。目前設(shè)計(jì)規(guī)劃年產(chǎn)能200萬片，可為客戶提供定制銅厚、陶瓷厚度、陶瓷特性、表面粗糙度等，也可為客戶提供高導(dǎo)熱Si3N4 AMB(SN-100 AMB、SN-120 AMB)、AMB散熱器一體式基板等。
2021年9月，南通威斯派爾已獲得IAFT 16949質(zhì)量體系認(rèn)證，始終堅(jiān)持源頭管理、過程控制、顧客滿意的品質(zhì)方針。
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