1、原材料
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陶瓷銅基板的直接原材料主要有銅帶和陶瓷基板,以及的活性金屬釬料。
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銅帶:目前在工業上廣泛采用Cu-OFE(含銅>99.99%,氧<0.0005%)。它以條帶形式供應,使用前應壓制和切割成與供應的陶瓷尺寸相同的銅箔,由于在粘接前要進行化學預處理,因此對銅帶的儲存壽命沒有嚴格要求。
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活性金屬釬料:是一種具有一定粘合性的混合膏狀材料,為防止其特性發生任何變化,通常在零下溫度下儲存,使用前應立即解凍和混合。
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陶瓷:AMB中使用的陶瓷材料以粉末形式供應,經過一系列的混合、共混、印刷、成型,可加工成AMB生產所需的陶瓷片。
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根據陶瓷材質的不同,目前成熟應用的AMB陶瓷基板可分為:氧化鋁、氮化鋁和氮化硅基板。
AMB氧化鋁基板??
基于氧化鋁板材來源廣泛、成本低,是當前性價比的AMB陶瓷基板,其工藝也為成熟。但由于氧化鋁陶瓷的熱導率低、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格要求的領域。
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AMB氮化鋁基板
AMB基板具有較高的散熱能力,從而更適用于一些高功率、大電流的工作環境。但是由于機械強度相對較低,氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環沖擊壽命有限,從而限制了其應用范圍。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、大電流的工作環境。但是由于機械強度相對較低,氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環沖擊壽命有限,從而限制了其應用范圍。
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AMB氮化硅基板
氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(2.4ppm/K)較小,與硅芯片(4ppm/K)接近;AMB氮化硅基板具有較高的熱導率(>90W/mK)。AMB-Si3N4基板結合的機械性能具有優異的耐高溫性能、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、風力渦輪機、牽引系統和高壓直流傳動裝置等來說,AMB氮化硅基板可謂其的基板材料。此外,載流能力較高,而且傳熱性也非常好。?
2、絲網印刷
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絲網印刷前,應將活性金屬釬料從零下溫度的環境中取出,在室溫下放置一段時間,以保證粘合性和印刷性能。印刷前應將解凍的活性金屬釬料離心攪拌,除去焊料中的氣泡,保證溶劑和活性劑充分混合,防止印刷時缺焊料。為了保證印刷后陶瓷片表面留有足夠的焊料,印刷前后陶瓷片應稱重進行比較,如印刷厚度有異常,可用酒精擦洗表面,再進行印刷。
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3、粘接/釬焊
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在AMB制備中,活性金屬焊料用于結合銅和陶瓷基板,含Ti/Ag/Cu等元素的釬料與陶瓷發生化學反應,生成可被液態釬料潤濕的反應層,從而實現金屬在工件表面的焊接,沒有金屬化的陶瓷。
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4、一次蝕刻
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蝕刻:用顯影液處理后,將帶有圖案的母卡浸入酸溶液中進行腐蝕。母卡表面沒有被光刻膠覆蓋的銅部分會被蝕刻掉,留下被光刻膠保護的部分,形成蝕刻圖案。銅下面的釬料不會被酸溶液腐蝕。蝕刻深度可以通過控制制造過程中酸溶液的濃度及線體參數來控制。
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5、二次蝕刻
蝕刻:需要重復層壓蝕刻過程,但需調整蝕刻液的種類,去除掉焊料層。
6、電鍍
根據客戶后續的應用,可以在陶瓷-銅基板的表面進行不同的鍍層處理,行業常用的鍍層有鍍銀、鍍金、鍍鎳等。
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7、激光切割
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化學鍍后,利用工業激光沿鋸切街對母卡進行預切割,為后續的手工切單做準備。由于銅經過蝕刻,激光切割主要作用在陶瓷基板上單片之間的鋸齒道上,切割深度要嚴格控制。
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來源:威斯派爾
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