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氮化铝陶瓷材料用作覆铜陶瓷基板材料的优点

 时间:2022-12-13     浏览:1350     分享

近年来,随着功率半导体的快速发展,氮化铝芯片具有宽带隙和高导热的特点,覆铜陶瓷基板作为芯片载体,被应用于承载芯片与终端客户应用中的水冷系统(焊接或烧结)相连,从而达到芯片所要求的高散热、可靠性和绝缘性能。

 

首先,概述氮化铝陶瓷。据了解氮化铝是一种共价键合的化合物,具有稳定的结构和六方钎锌结构,不存在其他同种异型。其晶体结构是以铝原子与相邻的氮原子为结构单元歧化产生的AIN4四面体空间群为P63mc,属于六方晶系。

 

目前,先进封装工艺采用高性能氮化铝陶瓷板作为导热陶瓷基板,将铜直接键合在氮化铝上,进一步设计电路、表贴晶体管、功率二极管等。由于其良好的热性能和电性能,氮化铝逐渐成为此类基板设计的首选材料,可用作大功率器件的绝缘基板、VLSI的散热基板和封装基板等。

 

氮化铝覆铜陶瓷基板具有氮化铝的导热性和机械强度,以及铜的导热性和导电性,因此在航空航天领域具有巨大的应用潜力。此外,“铜-氮化铝-铜”三明治结构可以在电子系统的模块化和集成化中发挥关键作用,作为功率模块的机械支撑、电气隔离和散热路径。值得注意的是,在氮化铝覆铜陶瓷基板的应用中,AINCu的界面结合非常重要,界面相决定了陶瓷与金属铜层的结合力。

 

热压法是通过磁控溅射在氮化铝表面溅射一层金属层,然后引入铜片进行热压。DBC方法需要对AIN陶瓷和Cu片进行预氧化,然后进行热处理以进行结合。DBC法制备的陶瓷基板剥离强度约为热压法的4倍,CuAIN可形成更强的结合力,在环境恶劣的航空航天领域具有较好的应用前景。