Seria de substrat ceramic - Performanța și aplicarea metalului activ AMB
Creșterea și dezvoltarea semiconductorilor de a treia generație, cum ar fi nitrura de galiu (GaN) șiCarbură de siliciu (SiC), au condus dispozitivele de putere, în special dispozitivele semiconductoare, către putere mai mare, miniaturizare, integrare și multifuncționalitate. Acest progres a contribuit în mare măsură la îmbunătățirea performanței substratului de ambalare. Substraturile ceramice, utilizate pe scară largă în ambalarea dispozitivelor electronice, au câștigat popularitate datorită conductivității termice ridicate, rezistenței la temperaturi ridicate, coeficientului scăzut de dilatare termică, rezistenței mecanice ridicate, rezistenței la coroziune, izolației bune și rezistenței la radiații.
Există diverse procese de fabricare a substraturilor ceramice, inclusiv metoda Direct Bond Copper (DBC), metoda Direct Plated Copper (DPC), metoda Laser Activated Metallization (LAM), ceramică co-arsă la temperatură joasă (LTCC), ceramică co-arsă la temperatură înaltă (HTCC) și tehnologia AMB Metal activă (AMB) în curs de dezvoltare.
eu.Ce este tehnologia Active Metal Brazing (AMB)?
CU Process Flow
Active Metal Brazing (AMB) este un progres al procesului DBC. Aceasta implică adăugarea unei cantități mici de elemente active (de exemplu, Ti, Zr, V, Cr) la pasta electronică de lipire, care este apoi imprimată pe substratul ceramic folosind tehnologia de serigrafie. Pasta este acoperită cu cupru fără oxigen și sinterizată într-un cuptor de lipire în vid. După aceea, circuitul este creat prin gravare, iar modelul de suprafață este placat chimic. Structura unei plăci placate cu cupru ceramic preparată folosind tehnologia AMB este prezentată în diagrama de mai jos.
Diagrama structurii plăcii de cupru acoperite cu ceramică cu proces AMB
II.Comparație între AMB și DBC
1. Tehnologia DBC conectează cuprul și ceramica fără a fi nevoie de materiale suplimentare, în timp ce AMB utilizează metale active pentru a lipi cuprul pe ceramică.
2. În comparație cu DBC, AMB oferă o conductivitate termică mai bună, rezistență la căldură, rezistență mai mare și fiabilitate mai mare.
3.DBC nu poate fi utilizat pentru lipirea cuprului de nitrură de siliciu (Si3N4), deoarece nu se formează compuși Cu-Si-O. Prin urmare, procesul AMB este necesar pentru a lega nitrura de siliciu cu cupru.
III.Clasificarea substraturilor ceramice AMB după material
În funcție de diferitele materiale ceramice, substraturile ceramice AMB mature în prezent pot fi clasificate în trei tipuri: alumină (Al2O3), nitrură de aluminiu (AlN) și nitrură de siliciu (Si3N4).
3.1 CU substraturi de alumină
Substraturile AMB Alumina au o gamă largă de surse și cel mai mic cost, făcându-le cele mai rentabile substraturi ceramice AMB. Cu toate acestea, datorită conductivității termice scăzute și capacității limitate de disipare a căldurii, substraturile AMB Alumina sunt utilizate în principal în aplicații cu densitate de putere redusă care nu necesită o fiabilitate strictă.
3.2 CU substraturi cu nitrură de aluminiu
Substraturile cu nitrură de aluminiu AMB au o capacitate mai mare de disipare a căldurii, făcându-le mai potrivite pentru medii de operare de mare putere și curent ridicat. Cu toate acestea, rezistența lor mecanică este relativ scăzută, ceea ce limitează domeniul lor de aplicare, deoarece durata de viață ciclabilă la temperatură înaltă și joasă a substraturilor placate cu cupru cu nitrură de aluminiu AMB este limitată.
3.3 CU substraturi cu nitrură de siliciu
Ceramica cu nitrură de siliciu are un coeficient mic de dilatare termică (2,4 ppm/K), similar materialelor cu chip semiconductor (Si/SiC). Substraturile cu nitrură de siliciu AMB au o conductivitate termică ridicată (>90 W/mK) și proprietăți mecanice excelente, oferind o rezistență remarcabilă la temperatură înaltă, disipare a căldurii și o densitate de putere foarte mare.
Substraturile cu nitrură de siliciu AMB sunt alegerea preferată pentru aplicațiile care necesită fiabilitate ridicată, disipare a căldurii și rezistență la descărcare parțială, cum ar fi sistemele de automobile, turbine eoliene, sisteme de tracțiune și dispozitive de transmisie de curent continuu de înaltă tensiune. În plus, au o capacitate mare de purtare a curentului și proprietăți excelente de transfer de căldură.
IV. Aplicarea substraturilor ceramice AMB
În comparație cu substraturile ceramice DBC, substraturile ceramice AMB oferă o rezistență mai mare de aderență și caracteristici mai bune de ciclu termic. Conform testelor de fiabilitate, testul de ciclu termic (interval de temperatură: -65°C până la 150°C, timp de menținere la temperatură înaltă și joasă: 15 minute fiecare, cu cel mult 2 minute pentru comutarea intermediară la rece și la cald) arată că timpii de ciclu termic sunt: Si3N4 ≥ 5000 de ori; AlN ≥ 1500 de ori; Al2O3 ≥ 500 de ori; ZTA (Zirconia Toughened Alumina) ≥ 1000 de ori.
CU substraturirealiza lipirea printr-o reacție chimică între ceramică și pasta de lipire a metalului activ la temperaturi ridicate. Drept urmare, rezistența și fiabilitatea lor de legătură sunt superioare, făcându-le potrivite pentru ambalarea modulelor semiconductoare de mare putere utilizate în domenii precum transportul feroviar, vehiculele cu energie nouă și rețelele inteligente.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. este un furnizor reputat și de încredere specializat în producția și vânzarea de piese ceramice tehnice. Oferim producție personalizată și prelucrare de înaltă precizie pentru o serie largă de materiale ceramice de înaltă performanță, inclusiv ceramică de alumină, ceramică din zirconiu, nitrură de siliciu, carbură de siliciu, nitrură de bor, nitrură de aluminiu și sticlă ceramică prelucrabilă. În prezent, piesele noastre ceramice se găsesc în multe industrii precum mecanică, chimică, medicală, semiconductoare, vehicule, electronice, metalurgie etc. Misiunea noastră este de a oferi piese ceramice de cea mai bună calitate pentru utilizatorii globali și este o mare plăcere să vedem piesele noastre ceramice funcționând eficient în aplicațiile specifice ale clienților. Putem coopera atât la prototip, cât și la producția de masă, bine ați venit să ne contactați dacă aveți cerințe.
