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陶瓷和铜的“结晶”

 时间:2023-02-07     浏览:852     分享

陶瓷和铜的“结晶”

陶瓷和金属往往给人特性相反的印象——广义上,陶瓷属于“无机非金属材料”,更加从侧面印证了它们的大相径庭。                          

                        散热快、绝缘、高硬度                                                                                      高导热、导电、延展性


    但是材料科学家们并不想放弃各自的巨大优势,反而开发了陶瓷金属化的工艺,这对强强联合“梦幻组合”正在半导体封装基板上大放异彩。

    如果芯片是尖端科技的“指挥官”,那围绕着芯片的封装材料就像钢铁侠的战衣——一边保护“指挥官”免受伤害,一边最大限度发挥其专长。其中,封装基板用于承载芯片,起着将芯片与母板连结的关键作用。

   

    陶瓷“恪尽职守”,以高导热、耐高温、较低的热膨胀系数、高强度、耐腐蚀以及高绝缘、抗辐射等优势,使芯片获得更坚实的保护和更优的热管理;金属则需要“肩负连结任务”,薄薄一层覆在陶瓷表面上,使其导电,再利用金属引线等的焊接实现与母板的结合:陶瓷和金属能有多“亲密”,直接关系到密封效果。

      “索性硬上”是方法之一,直接铜键合(Direct Copper Bonding - DCB)法将纯铜直接熔焊至氧化铝上,工序简单,从而成本友好,早在上世纪六七十年代就获得关注,迄今仍得到广泛应用。

     

       但在5G、智能物联、新能源、电动汽车等蓬勃发展的今天,半导体芯片功率不断提升,轻量化、高集成化的趋势愈发明显,也对封装提出了更严苛的要求。

 

 

 

        活性金属钎焊(Active Metal Brazed - AMB)技术发展于DCB的基础上,以性能大幅提升的氮化硅陶瓷替代氧化铝,更在陶瓷和纯铜之间增加活性金属钎料,采用高温真空钎焊,需要额外的丝印工艺和蚀刻工艺。但AMB陶瓷基板的优势也更加明显,它不仅具有更高的热导率、更好的铜层结合力,还实现热阻更小、可靠性更高,也让其成为电动汽车、轨道交通、光伏逆变、风力发电、智能电网等大功率、大电流器件的不二选择。

 

    展至电子拥有丰富的DCB和AMB经验,进而持续精进,在材料和工艺上实现双重创新,研发出极大限度的提高可靠性和成本效益的新产品活性金属钎焊(AMB)氮化硅基板。