近“0”空洞率！AMB-Si3N4基板的活性钎焊技术

● Al2O3 覆铜基板主要采用直接覆铜方法（Direct Bonded Copper，DBC）制备，其热导率低，散热能力有限，多用于功率密度不高且对可靠性没有严格要求的领域。

● AlN 覆铜基板主要采用具有更高可靠性的活性金属钎焊工艺（Active Metal Brazing，AMB），由于氮化铝 AMB覆铜基板具有较高的散热能力，从而适用于一些高功率、大电流的工作环境，但是由于机械强度相对较低，使得 AlN-AMB覆铜基板的高低温循环冲击寿命有限，限制了其应用范围。

1、Si3N4-AMB基板的制备工艺

2、Si3N4-AMB界面空洞的形成原因

①焊片工艺所用的银铜钛焊片在制备过程中容易出现活性元素Ti的氧化、偏析问题，导致成材率极低，焊接接头性能较差。

②对于焊膏工艺，在高真空中加热时有大量有机物挥发，导致钎焊界面不致密，出现较多空洞，使得基板在服役过程中易出现高压击穿、诱发裂纹的问题。

①原料表面质量：焊接前陶瓷和无氧铜表面的划痕、凹坑、氧化、有机污染的问题都会对焊料的润湿铺展造成负面影响，为钎焊界面带来了潜在的空洞风险。

②焊料印刷质量：大面积焊膏印刷过程中，较易出现焊膏漏印、印刷不均匀的问题，焊料熔化后一旦没有铺展覆盖这些漏印区域，就会直接导致空洞的形成。

③活性元素失活：AgCuTi焊膏中的活性元素Ti对氧十分敏感，高温钎焊过程中，往往要求真空度优于10^-3Pa，若真空度无法满足焊接要求导致Ti氧化失活，焊料无法润湿Si3N4陶瓷表面，会造成大面积虚焊、漏焊等现象。

④焊膏挥发气体：钎焊过程中，焊膏中挥发出的气体会被助焊剂包裹形成气泡，此外助焊剂中的有机酸和金属氧化物反应也会产生气泡，随着反应的进行气泡逐渐变大，排出的气泡会在焊膏表面留下密密麻麻的气孔，而未排出的气泡同样会随着焊料熔化凝固的过程滞留在钎焊界面处，形成空洞。

3、降低Si3N4-AMB空洞率的措施

资料来源：

1.《银铜钛焊膏制备Si3N4陶瓷覆铜基板工艺》，李伸虎、吴懿平等；

2.《氮化硅覆铜基板活性钎焊研究进展》，李伸虎、吴懿平等；

3.《Si3N4覆铜基板的界面空洞控制技术》，张义政等；

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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：近“0”空洞率！AMB-Si3N4基板的活性钎焊技术