影響消費(fèi)者購(gòu)買電動(dòng)汽車的主要因素為里程+充電焦慮，為此國(guó)內(nèi)多家知名車企已積極布局800V高壓快充車型。在政策支持、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)完善等因素的推動(dòng)下，高壓快充技術(shù)應(yīng)用規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。
SiC在高頻、高壓、高溫等工作場(chǎng)景中，有易散熱、小體積、低能耗、高功率等明顯優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用在新能源汽車上時(shí)，擁有高壓+長(zhǎng)續(xù)航的先天性能優(yōu)勢(shì)。SiC“上車”是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)話題。
AMB陶瓷基板成SiC功率器件首選
陶瓷基板按照工藝主要分為DBC、AMB、DPC、HTCC、LTCC等基板，按照基板材料劃分主要為氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)和氮化硅(Si3N4)，其中氧化鋁陶瓷基板最常用，主要采用DBC工藝；氮化鋁陶瓷基板導(dǎo)熱率較高，主要采用DBC和AMB工藝；氮化硅可靠性優(yōu)秀，主要采用AMB工藝。
資料來(lái)源：低溫?zé)Y(jié)銀、中信建投
直接覆銅（DBC）陶瓷基板是通過(guò)共晶鍵合法制備而成，銅和陶瓷之間沒(méi)有粘結(jié)材料，在高溫服役過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)殂~和陶瓷（Al2O3或AlN）之間的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致銅層從陶瓷表面剝離，因此傳統(tǒng)的DBC陶瓷基板已經(jīng)難以滿足高溫、大功率、高散熱、高可靠性的封裝要求。
活性金屬釬焊（AMB）基板主要是將活性釬料通過(guò)厚膜印刷或以焊片形式置于陶瓷載板表面層，再將銅箔層放置在覆有金屬焊料的陶瓷載板兩側(cè)，形成銅-釬料-陶瓷-釬料-銅的結(jié)構(gòu)，并依次層疊組裝、真空燒結(jié)，使陶瓷、釬料和銅箔三者成緊密焊接，而后經(jīng)曝光、顯影、蝕刻和表面處理等工藝制成的產(chǎn)品。
通過(guò)AMB工藝形成的銅/陶瓷界面粘結(jié)強(qiáng)度更高，且相比Al2O3和AlN，Si3N4陶瓷同時(shí)兼顧了優(yōu)異的機(jī)械性能和良好的導(dǎo)熱性，因此Si3N4-AMB覆銅基板在高溫下的服役可靠性更強(qiáng)，是SiC器件封裝基板的首選。
AMB基板作為SiC功率模塊的核心配套材料，將伴隨SiC功率模塊上車在新能源汽車領(lǐng)域取得突破，除此之外高性能AMB基板還能應(yīng)用在光伏新能源、軌道交通等終端行業(yè)中的IGBT模塊、SiC功率器件、碳化硅超高壓電控及電驅(qū)平臺(tái)等。
釬焊是AMB陶瓷基板制程中最重要的工序，活性釬料的制備和活性金屬釬焊是目前的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
Ti、Zr、Hf、V、Nb等是常見的幾種活性金屬元素，可以浸潤(rùn)陶瓷表面，被廣泛用于陶瓷與金屬的活性封接。其中以Ti為活性元素的Ag-Cu-Ti系合金是研究最多、實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的一種活性釬料，其在800~950 ℃的溫度下可以潤(rùn)濕大多數(shù)陶瓷表面，釬焊接頭強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定，從而可以較好地實(shí)現(xiàn)陶瓷和金屬、陶瓷和陶瓷的封接。
Ag-Cu-Ti系活性釬料的使用形式包括以下四種，隨Ti元素的形態(tài)、釬料的組合方式不同而有所不同：
①預(yù)涂Ti粉(或TiH,粉)膏劑，然后加預(yù)成形焊片(通常為Ag72Cu28合金焊片)；
②預(yù)先在陶瓷表面以PVD(物理氣相沉積)或CVD(化學(xué)氣相沉積)鍍一層Ti薄膜，然后再加Ag-Cu釬料。
AMB覆銅陶瓷基板一般采用銀銅鈦焊片或印刷焊膏，但這兩種方法都存在一定局限：
①焊片工藝所用的銀銅鈦焊片在制備過(guò)程中容易出現(xiàn)活性元素Ti的氧化、偏析問(wèn)題，導(dǎo)致成材率極低，焊接接頭性能較差。
②對(duì)于焊膏工藝，在高真空中加熱時(shí)有大量有機(jī)物揮發(fā)，導(dǎo)致釬焊界面不致密，出現(xiàn)較多空洞，使得基板在服役過(guò)程中易出現(xiàn)高壓擊穿、誘發(fā)裂紋的問(wèn)題。
③釋放的有機(jī)揮發(fā)物會(huì)造成污染，影響使用壽命。
使用銀銅鈦活性釬料制備AMB陶瓷覆銅基板時(shí)，導(dǎo)致界面空洞的原因主要有幾點(diǎn)：
①原料表面質(zhì)量：焊接前陶瓷和無(wú)氧銅表面的劃痕、凹坑、氧化、有機(jī)污染的問(wèn)題都會(huì)對(duì)焊料的潤(rùn)濕鋪展造成負(fù)面影響，為釬焊界面帶來(lái)了潛在的空洞風(fēng)險(xiǎn)。
②焊料印刷質(zhì)量：大面積焊膏印刷過(guò)程中，較易出現(xiàn)焊膏漏印、印刷不均勻的問(wèn)題，焊料熔化后一旦沒(méi)有鋪展覆蓋這些漏印區(qū)域，就會(huì)直接導(dǎo)致空洞的形成。
③活性元素失活：AgCuTi焊膏中的活性元素Ti對(duì)氧十分敏感，高溫釬焊過(guò)程中，往往要求真空度優(yōu)于10-3Pa，若真空度無(wú)法滿足焊接要求導(dǎo)致Ti氧化失活，焊料無(wú)法潤(rùn)濕陶瓷表面，會(huì)造成大面積虛焊、漏焊等現(xiàn)象。
④焊膏揮發(fā)氣體：釬焊過(guò)程中，焊膏中揮發(fā)出的氣體會(huì)被助焊劑包裹形成氣泡，此外助焊劑中的有機(jī)酸和金屬氧化物反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生氣泡，隨著反應(yīng)的進(jìn)行氣泡逐漸變大，排出的氣泡會(huì)在焊膏表面留下密密麻麻的氣孔，而未排出的氣泡同樣會(huì)隨著焊料熔化凝固的過(guò)程滯留在釬焊界面處，形成空洞。
⑤釬焊工藝參數(shù)：Ag-Cu-Ti活性釬料往往在800 ℃以上才能潤(rùn)濕Si3N4表面，若釬焊溫度過(guò)低或保溫時(shí)間過(guò)短，將會(huì)使得Ti與陶瓷表面的反應(yīng)不夠充分，導(dǎo)致釬料無(wú)法完全潤(rùn)濕陶瓷表面。
AMB氮化硅覆銅基板的制備過(guò)程中，在空洞率控制方面，高真空或高真空+惰性氣體的釬焊環(huán)境、預(yù)脫脂的釬焊工藝、適當(dāng)?shù)拟F焊壓力、原材料的清洗（對(duì)陶瓷和銅片進(jìn)行除油和除氧化處理）都可以降低釬焊界面空洞率。
2.《銀銅鈦焊膏制備Si3N4陶瓷覆銅基板工藝》，李伸虎、吳懿平等；
3.《氮化硅覆銅基板活性釬焊研究進(jìn)展》，李伸虎、吳懿平等；
4.《Si3N4覆銅基板的界面空洞控制技術(shù)》，張義政等；
5.《氮化硅陶瓷覆銅基板制備及可靠性評(píng)估》，余曉初等.
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