В связи с быстрым развитием технологий силовой электроники, особенно с широким применением силовых полупроводниковых устройств, таких как высоковольтные, сильноточные и высокочастотные IGBT-модули, к керамическим подложкам с медным покрытием выдвигаются более строгие требования. Нитрид алюминия (AlN) как разновидность керамического материала с высокой теплопроводностью, низкой диэлектрической постоянной и хорошими механическими свойствами является идеальным выбором для изготовления высокоэффективных керамических подложек с медным покрытием. Однако поверхностные свойства подложки из нитрида алюминия затрудняют смачивание и распространение на ней меди и оксидов меди, что ограничивает ее прямое применение в процессах DBC (медь с прямым соединением). Поэтому изучение эффективного процесса подготовки керамической медно-плакированной пластины из нитрида алюминия и оптимизация ее характеристик стали целью текущих исследований.
Проблемы и решения процесса получения нитрида алюминия DBC: Поверхностные свойства нитрида алюминия затрудняют прямое соединение с медью. Смачиваемость меди и оксидов меди на поверхности нитрида алюминия можно существенно улучшить за счет формирования на поверхности нитрида алюминия плотного и однородного слоя оксида алюминия. Процесс DBC использует эвтектическое соединение меди и оксида алюминия и обеспечивает прочное соединение керамики и медной фольги посредством спекания в цепной печи.
Введение и преимущества процесса AMB: В качестве усовершенствования процесса DBC процесс AMB (пайка активным металлом) использует активный элемент в присадочном металле (например, Ti) для взаимодействия с керамикой с образованием реакционного слоя. (например, TiN), который может смачиваться жидким присадочным металлом, тем самым увеличивая силу сцепления керамики и медной фольги. Процесс AMB требует вакуумного спекания для предотвращения окисления активного металла, и хотя сложность процесса увеличивается, сила связи становится сильнее, а надежность выше.
Сравнение процессов DBC и AMB: В процессе DBC используется одноэтапное травление меди, тогда как процесс AMB состоит из одного этапа травления меди и одного этапа травления TiN, последний процесс более сложен. Однако сила связывания AMB-AlN превосходит силу связывания DBC-AlN, демонстрируя более высокую надежность и производительность.
Направление оптимизации производительности керамической пластины с медным покрытием из нитрида алюминия: С развитием силовых полупроводниковых приборов требования к производительности керамической подложки с медным покрытием постоянно улучшаются. Важными направлениями последующих исследований являются повышение прочности керамики из нитрида алюминия и дальнейшая оптимизация процесса изготовления для достижения более высокой надежности, термостойкости и токопроводимости.
Подводя итог, можно сказать, что процесс подготовки керамической медно-плакированной пластины из нитрида алюминия претерпел эволюцию от DBC до AMB благодаря внедрению технологии активной пайки металла и вакуумного спекания, что эффективно решает проблему смачиваемости поверхности нитрида алюминия, значительно улучшает силу сцепления. и общая надежность керамики и медной фольги. Однако с непрерывным развитием технологии силовых полупроводниковых устройств требования к характеристикам керамических подложек с медным покрытием также растут. Таким образом, будущие исследования должны быть сосредоточены на дальнейшей оптимизации процесса подготовки и повышении прочности керамики из нитрида алюминия для удовлетворения потребностей в упаковке высокопроизводительных силовых полупроводниковых устройств, таких как высоковольтные, сильноточные и высокочастотные модули IGBT, а также на содействии устойчивому развитию. технологий силовой электроники.
