Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica de potencia, especialmente la amplia aplicación de dispositivos semiconductores de potencia como módulos IGBT de alto voltaje, alta corriente y alta frecuencia, se plantean requisitos más estrictos para los sustratos cerámicos cubiertos de cobre. Como tipo de material cerámico con alta conductividad térmica, baja constante dieléctrica y buenas propiedades mecánicas, el nitruro de aluminio (AlN) es una opción ideal para preparar sustratos cerámicos recubiertos de cobre de alto rendimiento. Sin embargo, las propiedades de la superficie del sustrato de nitruro de aluminio hacen difícil que el cobre y los óxidos de cobre se humedezcan y se extiendan sobre él, lo que limita su aplicación directa a los procesos DBC (cobre unido directamente). Por lo tanto, explorar el proceso de preparación eficiente de la placa revestida de cobre cerámico de nitruro de aluminio y optimizar su rendimiento se ha convertido en el foco de la investigación actual.
Desafíos y soluciones para el proceso de preparación de DBC con nitruro de aluminio: Las propiedades superficiales del nitruro de aluminio dificultan la unión directa con cobre. La humectabilidad del cobre y los óxidos de cobre en la superficie del nitruro de aluminio se puede mejorar significativamente formando una capa compuesta de alúmina densa y uniforme en la superficie del nitruro de aluminio. El proceso DBC utiliza la unión eutéctica de cobre y alúmina, y logra la unión firme de láminas de cerámica y cobre mediante sinterización en horno de cadena.
Introducción y ventajas del proceso AMB: como mejora del proceso DBC, el proceso AMB (soldadura metálica activa) utiliza el elemento activo en el metal de aportación (como el Ti) para reaccionar con la cerámica y generar una capa de reacción. (como TiN) que puede ser humedecido por el metal de aportación líquido, mejorando así la fuerza de unión de la lámina de cerámica y cobre. El proceso AMB requiere sinterización al vacío para evitar la oxidación del metal activo y, aunque la complejidad del proceso aumenta, la fuerza de unión es más fuerte y la confiabilidad es mayor.
Comparación del proceso DBC y AMB: el proceso DBC utiliza un grabado de cobre en un paso, mientras que el proceso AMB consiste en un grabado de cobre en un paso y un grabado de TiN en un paso; este último proceso es más difícil. Sin embargo, la fuerza de unión de AMB-AlN es superior a la de DBC-AlN, lo que muestra una mayor confiabilidad y rendimiento.
Dirección de optimización del rendimiento de la placa cerámica recubierta de cobre de nitruro de aluminio: con el desarrollo de dispositivos semiconductores de potencia, los requisitos de rendimiento del sustrato cerámico cubierto de cobre mejoran constantemente. Mejorar la resistencia de las cerámicas de nitruro de aluminio y optimizar aún más el proceso de preparación para lograr una mayor confiabilidad, resistencia a la temperatura y capacidad de carga de corriente son direcciones importantes de investigaciones posteriores.
En resumen, el proceso de preparación de la placa revestida de cobre cerámico de nitruro de aluminio ha experimentado la evolución de DBC a AMB, mediante la introducción de tecnología de soldadura fuerte activa y sinterización al vacío, resuelve eficazmente el problema de la humectabilidad de la superficie del nitruro de aluminio y mejora significativamente la fuerza de unión. y confiabilidad general de la cerámica y la lámina de cobre. Sin embargo, con el progreso continuo de la tecnología de dispositivos semiconductores de potencia, los requisitos de rendimiento de los sustratos cerámicos cubiertos de cobre también están aumentando. Por lo tanto, las investigaciones futuras deberían centrarse en optimizar aún más el proceso de preparación y mejorar la resistencia de las cerámicas de nitruro de aluminio para satisfacer las necesidades de embalaje de dispositivos semiconductores de potencia de alto rendimiento, como módulos IGBT de alto voltaje, alta corriente y alta frecuencia, y promover el desarrollo sostenible. de la tecnología de la electrónica de potencia.
