覆铜陶瓷基板兼具出色的导电性能和绝缘性能,以及较高的机械强度和与芯片相匹配的热膨胀系数,是电力电子领域封装功率器件的重要材料。活性金属钎焊(Active Metal Brazing,AMB)工艺是陶瓷覆铜板金属化的重要生产工艺之一,尤其适用于高可靠性领域常用的氮化物陶瓷AlN、Si3N4,利用活性钎料将陶瓷板和金属铜箔钎焊在一起,结合可靠性明显优于其他金属化工艺,适用于高功率IGBT和SiC功率器件封装。
AMB陶瓷覆铜板的核心则是活性金属钎焊浆料及其互联工艺,对可靠性影响较大,很大程度取决于活性钎焊浆料的成分、钎焊工艺、钎焊层组织结构、反应层厚度等诸多关键因素。今天我们一起来了解一下AMB陶瓷覆铜板用活性钎料及其供应商。艾邦建有陶瓷基板产业群,欢迎产业链上下游企业加入。
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一、AMB用活性钎料介绍
AMB工艺是DBC工艺技术的进一步发展,它是利用钎料中含有的少量活性元素Ti、Zr与陶瓷反应生成能被液态钎料润湿的反应层,从而实现陶瓷与金属接合的一种方法。适用于AMB工艺的钎焊合金包括:
AgCuTi是一种常用的AMB钎焊合金,熔点通常在780-800℃之间,具体取决于确切成分。
另一种常见的AMB钎焊合金是AgCuInTi,其熔点通常在620-720℃之间。加入铟可降低钎料熔点及相应的钎焊温度,改善钎料流动性和提高活性元素的活度,可较大幅度提高接头强度。
熔点在745~780℃左右,通过添加 Sn,使添加到焊接材料中的钛微细分散,可制成焊片,Sn的加入可降低钎料合金的熔点。
AMB结合强度是决定接头整体可靠性和耐久性的关键参数。活性钎料中最常用的活性元素是Ti ,Ti 的加入使得钎料与氮、氧、碳等的结合力更强,可以直接用来钎焊金刚石、陶瓷等非金属。Ti 含量的控制是制备AgCuTi 活性钎料的关键因素之一,主要系 Ti 含量的增加能够带来钎料活性的增加,但同时会带来更多脆性金属间化合物的生成从而使钎焊效果下降,且钛是一种在高温下非常活泼的金属,极容易氧化,制备成分均匀的银铜钛合金铸锭及粒度超细的合金粉存在较大技术难度。
银铜钛活性钎料是一种常用的活性钎料,有银铜钛合金焊片和银铜钛活性焊膏两种,但由于钛的氧化、偏析和合金加工脆性等问题,银铜钛合金焊片的制备难度较大,成本很高,因此生产中多采用银铜钛活性焊膏。
二、AMB活性焊料供应商
浙江亚通新材料股份有限公司是世界500强企业杭州钢铁集团有限公司设立的国有控股、多元投资的高新技术企业,位于杭州市西湖区紫金港科技城,专业从事高、中、低温全系列钎焊材料和金属粉体的研发、生产和销售,是国内焊接材料行业的核心企业之一,多项国家标准的主要起草单位,省隐形冠军企业。拥有国家地方联合工程研究中心、浙江省重点企业研究院、浙江省重点实验室等平台,并通过了国际质量管理、环境管理、职业健康安全管理等体系认证。
亚通新材开发了AgCuTi、AgCuInTi、AgCuSnTi系列活性合金钎料。产品具有成分均匀、纯净度高、氧含量低等特点。AMB活性钎料产品目前已成功为功率半导体客户批量化供应。
官网:https://www.asia-general.com
无锡帝科电子材料股份有限公司(300842.SZ)成立于2010年,总部位于中国无锡 · 宜兴,在上海、无锡、宜兴设有研发与创新中心。帝科股份旗下湃泰PacTite®半导体电子业务针对性开发了适用于Al2O3、AlN、Si3N4、SiC等基材的PacTite® DK1200系列专用钎焊浆料,具有极低的空洞率和更高的可靠性,实现了对进口浆料的国产化替代。
大连海外华昇电子科技有限公司于2016年4月在大连高新区成立,注册资本7009万元,是一家专业从事高精度、微米/纳米级电子浆料研发、生产和销售的高新技术企业。
官网资料显示,海外华昇开发有活性金属钎焊(AMB)浆料:
该系列浆料具有制备工艺简单、印刷特性优良、与陶瓷润湿性良好以及焊接后空洞率低、结合强度高、耐冷热冲击性能优的特点,且具有良好的品质可靠度。
官网:http://www.huashengchn.com
日本Tokyo Braze公司自 1970 年成立以来,持续为各行各业提供钎焊合金、钎焊设备和钎焊技术,提供AgCuTi、AgCuInTi、AgCuSnTi系列活性合金钎料,可用于陶瓷覆铜板焊接。
官网:https://www.tokyobraze.co.jp/
田中贵金属集团自1885 年创业以来,营业范围以贵金属为中心,并以此展开广泛活动。田中贵金属可提供活性金属焊接材料以及铜材料与活性金属焊接材料复合而成的材料,可用于功率器件用陶瓷电路板及散热器等散热部件。
田中贵金属推出银铜锡钛合金活性金属焊接材料TKC-661,除了氧化铝等氧化物陶瓷,氮化硅和碳等也可以焊接,由于锡钛化合物细微分散,可进行薄板的制造及供应。
官网:https://www.tanaka.com.cn
意大利 LINBRAZE 公司是一家金属粉末和钎焊焊膏领导生产商,从1987年开始专注于金属领域的生产,生产特殊的高质量的金属合金粉末和焊膏,产品包括银和银合金,铜和铜合金(包括纯铜粉、青铜粉、铜磷粉),镍基合金等,并根据市场和客户需要不断研发和生产新的粉末和焊膏。
在 AMB 应用方面,LINBRAZE 公司有真空焊的活性焊料,包括粉末和丝印用的焊膏,可以根据客户要求调整金属配方,对于不同的温度和强度等不同要求通过合金配方来满足。在欧洲已经有包括ABB等客户使用其粉末和丝印焊膏。
佛山林比焊接技术有限公司是 LINBRAZE 公司中国授权独家代理,在钎焊应用方面有超过20年的经验,能为客户提供最新的技术服务和支持。
官网:https://www.linbraze.com/
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The 2nd IGBT/SiC Power Semiconductor Devices Industry Forum
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原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):AMB陶瓷基板用活性焊料及其供应商