1、原材料

 

陶瓷铜基板的直接原材料主要有铜带和陶瓷基板,以及的活性金属钎料。

 

铜带:目前在工业上广泛采用Cu-OFE(含铜>99.99%,氧<0.0005%)。它以条带形式供应,使用前应压制和切割成与供应的陶瓷尺寸相同的铜箔,由于在粘接前要进行化学预处理,因此对铜带的储存寿命没有严格要求。

 


 

活性金属钎料:是一种具有一定粘合性的混合膏状材料,为防止其特性发生任何变化,通常在零下温度下储存,使用前应立即解冻和混合。

 

陶瓷:AMB中使用的陶瓷材料以粉末形式供应,经过一系列的混合、共混、印刷、成型,可加工成AMB生产所需的陶瓷片。

 

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。

AMB氧化铝基板  
基于氧化铝板材来源广泛、成本低,是当前性价比的AMB陶瓷基板,其工艺也为成熟。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氮化铝基板
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。

 
 

AMB氮化硅基板

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氮化硅基板可谓其的基板材料。此外,载流能力较高,而且传热性也非常好。 

2、丝网印刷

 

丝网印刷前,应将活性金属钎料从零下温度的环境中取出,在室温下放置一段时间,以保证粘合性和印刷性能。印刷前应将解冻的活性金属钎料离心搅拌,除去焊料中的气泡,保证溶剂和活性剂充分混合,防止印刷时缺焊料。为了保证印刷后陶瓷片表面留有足够的焊料,印刷前后陶瓷片应称重进行比较,如印刷厚度有异常,可用酒精擦洗表面,再进行印刷。

 

3、粘接/钎焊

 

在AMB制备中,活性金属焊料用于结合铜和陶瓷基板,含Ti/Ag/Cu等元素的钎料与陶瓷发生化学反应,生成可被液态钎料润湿的反应层,从而实现金属在工件表面的焊接,没有金属化的陶瓷。

 

4、一次蚀刻

 

蚀刻:用显影液处理后,将带有图案的母卡浸入酸溶液中进行腐蚀。母卡表面没有被光刻胶覆盖的铜部分会被蚀刻掉,留下被光刻胶保护的部分,形成蚀刻图案。铜下面的钎料不会被酸溶液腐蚀。蚀刻深度可以通过控制制造过程中酸溶液的浓度及线体参数来控制。

 

5、二次蚀刻

蚀刻:需要重复层压蚀刻过程,但需调整蚀刻液的种类,去除掉焊料层。

6、电镀

根据客户后续的应用,可以在陶瓷-铜基板的表面进行不同的镀层处理,行业常用的镀层有镀银、镀金、镀镍等。

 

7、激光切割

 

化学镀后,利用工业激光沿锯切街对母卡进行预切割,为后续的手工切单做准备。由于铜经过蚀刻,激光切割主要作用在陶瓷基板上单片之间的锯齿道上,切割深度要严格控制。

 

来源:威斯派尔

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作者 gan, lanjie