第三代半导体（氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化锌(ZnO)等）的崛起和发展推动了功率器件尤其是半导体器件不断走向大功率，小型化，集成化和多功能方面前进，对封装基板性能提升起到了很大的促进作用。
陶瓷基板也是陶瓷电路板在电子器件封装中得到广泛应用，主要是由于陶瓷基板具有高热导率、耐高温、较低的热膨胀系数、高的机械强度、耐腐蚀以及绝缘性好、抗辐射的优点。
陶瓷基板按照工艺分有很多种，除了直接键合铜（DBC）法、直接电镀铜(DPC)法、激光活化金属(LAM)法、低温共烧陶瓷（LTCC）、高温共烧陶瓷（HTCC）之外，还有目前备受关注的AMB法技术，即活性金属钎焊技术。
活性焊铜工艺（AMB）是DBC工艺技术的进一步发展，工作原理为：在钎焊电子浆料中加入少量的活性元素（Ti，Zr，V，Cr等），采用丝印技术印刷到陶瓷基板上，其上覆盖无氧铜后放到真空钎焊炉内进行烧结，然后刻蚀出图形制作电路，最后再对表面图形进行化学镀。使用AMB技术制备的陶瓷覆铜板结构如图下图所示。
AMB技术是在DBC（直接覆铜法）技术的基础上发展而来的。相比于传统的DBC基板，采用AMB工艺制备的陶瓷基板，不仅具有更高的热导率、更好的铜层结合力，而且还有热阻更小、可靠性更高等优势。
根据陶瓷材质的不同，目前成熟应用的AMB陶瓷基板可分为：氧化铝、氮化铝和氮化硅基板。
基于氧化铝板材来源广泛、成本最低，是当前性价比最高的AMB陶瓷基板，其工艺也最为成熟。但由于氧化铝陶瓷的热导率低、散热能力有限，AMB氧化铝基板多用于功率密度不高且对可靠性没有严格要求的领域。
AMB基板具有较高的散热能力，从而更适用于一些高功率、大电流的工作环境。但是由于机械强度相对较低，氮化铝AMB覆铜基板的高低温循环冲击寿命有限，从而限制了其应用范围。氮化铝AMB基板具有较高的散热能力，从而更适用于一些高功率、大电流的工作环境。但是由于机械强度相对较低，氮化铝AMB覆铜基板的高低温循环冲击寿命有限，从而限制了其应用范围。
图源自贺利氏官网
氮化硅陶瓷的热膨胀系数（2.4ppm/K）较小，与硅芯片（4ppm/K）接近；AMB氮化硅基板具有较高的热导率（>90W/mK）。AMB-Si3N4基板结合的机械性能具有优异的耐高温性能、散热特性和超高的功率密度。
对于对高可靠性、散热以及局部放电有要求的汽车、风力涡轮机、牵引系统和高压直流传动装置等来说，AMB氮化硅基板可谓其首选的基板材料。此外，载流能力较高，而且传热性也非常好。
与DBC陶瓷基板相比，AMB陶瓷基板具有更高的结合强度和冷热循环特性。目前，随着电力电子技术的高速发展，高铁上的大功率器件控制模块对IGBT模块封装的关键材料——陶瓷覆铜板形成巨大需求，尤其是AMB基板逐渐成为主流应用。
日本京瓷采用活性金属焊接工艺制备出了氮化硅陶瓷覆铜基板，其耐温度循环（-40~125℃）达到5000次，可承载大于300A的电流，已用于电动汽车、航空航天等领域。该产品采用活性金属焊接工艺将多层无氧铜与氮化硅陶瓷键合，同时采用铜柱焊接实现垂直互联，对IGBT模块小型化、高可靠性等要求有较好的促进作用。
另外，在大功率电力半导体模块、高频开关、风力发电、新能源汽车、动力机车、航空航天等应用领域取得了进展。
AMB基板是靠陶瓷与活性金属焊膏在高温下进行化学反应来实现结合，因此其结合强度更高，可靠性更好。但是由于该方法成本较高、合适的焊料较少、焊料对于焊接的可靠性影响较大，只有少数美日中几家公司掌握了高可靠活性金属焊接技术。
为了进一步加强交流，艾邦建有陶瓷基板交流群，诚邀陶瓷基板生产企业、设备、材料企业参与。目前群友包括：三环集团、佳利电子、中电13所、45所、中瓷电子、福建华清、富乐德、艾森达、莱鼎、博敏电子、珠海粤科京华、沃晟微等加入。
活动推荐：
第二届高端电子陶瓷MLCC、LTCC产业高峰论坛
2021年7月9日（周五）
深圳 观澜 格兰云天酒店
|
时间
|
议题
|
演讲单位
|
|
09:00-09:25
|
开场介绍
|
艾邦智造 江耀贵 创始人
|
|
09:25-09:50
|
浅谈MLCC未来发展趋势
|
宇阳科技 陈永学 战略总监
|
|
9:50-10:15
|
MLCC高端关键生产装备国产化解决方案
|
宏华电子 梁国衡 副总工程师
|
|
10:15-10:40
|
茶歇
|
|
10:40-11:05
|
应用于电子陶瓷领域的毕克产品介绍
|
毕克化学 王玉立 博士
|
|
11:05-11:30
|
浅谈我国无源元器件的机遇与挑战
|
风华高科 黄昆 LTCC事业部经理/技术总监
|
|
11:30-11:55
|
微波毫米波无源集成关键材料与技术
|
南方科技大学工学院党委书记/副院长 汪宏 教授
|
|
11:55-14:00
|
午餐
|
|
14:00-14:25
|
封接玻璃作用机理及在电子元器件应用研究进展
|
华东理工大学 曾惠丹 教授/博导
|
|
14:25-14:50
|
LTCC高频低介电常数陶瓷生料带
|
上海晶材新材料 汪九山 总经理
|
|
14:50-15:15
|
稀土在先进电子陶瓷电容材料中的研究进展
|
晶世新材料 程佳吉 教授
|
|
15:15-15:40
|
高性能电容器材料的应用研究
|
上海硅酸盐研究所 陈学锋 研究员/博士
|
|
15:40-16:05
|
茶歇
|
|
16:05-16:30
|
MLCC产品失效分析和检测手段
|
深圳纳科科技 段建林 总经理
|
|
16:30-16:55
|
物理气相法制备MLCC内外电极金属粉体
|
江苏博迁新材料 江益龙 总经理
|
|
16:55-17:20
|
如何提升LTCC激光开孔效果对后段工艺良率影响
|
东莞盛雄激光 王耀波 高级项目总监
|
|
17:20-17:45
|
MLCC在5G基站的应用及可靠性评估方法
|
中兴 杨航 材料技术质量高级工程师
|
|
17:45-20:00
|
晚宴
|
点击阅读原文查看详情
原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：AMB活性金属焊接陶瓷基板的性能及其应用
