第三代半導(dǎo)體（氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等）的崛起和發(fā)展推動(dòng)了功率器件尤其是半導(dǎo)體器件不斷走向大功率，小型化，集成化和多功能方面前進(jìn)，對封裝基板性能提升起到了很大的促進(jìn)作用。為加強(qiáng)陶瓷基板及其封裝行業(yè)上下游交流聯(lián)動(dòng)，艾邦建有陶瓷基板產(chǎn)業(yè)群，歡迎產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加入。
陶瓷基板也是陶瓷電路板在電子器件封裝中得到廣泛應(yīng)用，主要是由于陶瓷基板具有高熱導(dǎo)率、耐高溫、較低的熱膨脹系數(shù)、高的機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕以及絕緣性好、抗輻射的優(yōu)點(diǎn)。
陶瓷基板按照工藝分有很多種，除了直接鍵合銅（DBC）法、直接電鍍銅(DPC)法、激光活化金屬(LAM)法、低溫共燒陶瓷（LTCC）、高溫共燒陶瓷（HTCC）之外，還有目前備受關(guān)注的AMB法技術(shù)，即活性金屬釬焊技術(shù)。
活性焊銅工藝（AMB）是DBC工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，工作原理為：在釬焊電子漿料中加入少量的活性元素（Ti，Zr，V，Cr等），采用絲印技術(shù)印刷到陶瓷基板上，其上覆蓋無氧銅后放到真空釬焊爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，然后刻蝕出圖形制作電路，最后再對表面圖形進(jìn)行化學(xué)鍍。使用AMB技術(shù)制備的陶瓷覆銅板結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。
1.DBC技術(shù)無需額外的材料即可將銅和陶瓷連接起來，而AMB要采用活性金屬將銅釬焊在陶瓷上。
2.對比DBC，AMB有更好的導(dǎo)熱性、耐熱性，強(qiáng)度更高、可靠性更高。
3.氮化硅Si3N4與銅之間不會(huì)形成Cu-Si-O化合物，無法使用DBC工藝，必須采用AMB工藝來實(shí)現(xiàn)氮化硅與銅的結(jié)合。
根據(jù)陶瓷材質(zhì)的不同，目前成熟應(yīng)用的AMB陶瓷基板可分為：氧化鋁、氮化鋁和氮化硅基板。
基于氧化鋁板材來源廣泛、成本最低，是當(dāng)前性價(jià)比最高的AMB陶瓷基板，其工藝也最為成熟。但由于氧化鋁陶瓷的熱導(dǎo)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(yán)格要求的領(lǐng)域。
AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用于一些高功率、大電流的工作環(huán)境。但是由于機(jī)械強(qiáng)度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環(huán)沖擊壽命有限，從而限制了其應(yīng)用范圍。氮化鋁AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用于一些高功率、大電流的工作環(huán)境。但是由于機(jī)械強(qiáng)度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環(huán)沖擊壽命有限，從而限制了其應(yīng)用范圍。
氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(shù)（2.4ppm/K）較小，與半導(dǎo)體芯片材料（Si/SiC）接近；AMB氮化硅基板具有較高的熱導(dǎo)率（>90W/mK）。AMB-Si3N4基板結(jié)合的機(jī)械性能具有優(yōu)異的耐高溫性能、散熱特性和超高的功率密度。
對于對高可靠性、散熱以及局部放電有要求的汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、牽引系統(tǒng)和高壓直流傳動(dòng)裝置等來說，AMB氮化硅基板可謂其首選的基板材料。此外，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。
與DBC陶瓷基板相比，AMB陶瓷基板具有更高的結(jié)合強(qiáng)度和冷熱循環(huán)特性。根據(jù)芯舟電子（博敏電子）的AMB陶瓷基板的可靠性測試，熱循環(huán)測試（熱循環(huán)溫度變化范圍為215℃（-65-150℃），高低溫保持時(shí)間各為15分鐘，中間冷熱轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過2分鐘），熱循環(huán)次數(shù)：Si3N4≥5000次；AlN≥1500次；Al2O3≥500次；ZTA(氧化鋯增強(qiáng)氧化鋁）≥1000次。
AMB基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此其結(jié)合強(qiáng)度更高，可靠性更好，可用于大功率電力半導(dǎo)體模塊封裝，應(yīng)用于軌道交通、新能源汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦加工展）：AMB活性金屬焊接陶瓷基板的性能及應(yīng)用
