Avec le développement rapide de la technologie électronique de puissance, en particulier l'application généralisée de dispositifs à semi-conducteurs de puissance tels que les modules IGBT haute tension, courant élevé et haute fréquence, des exigences plus strictes sont proposées pour les substrats céramiques recouverts de cuivre. En tant que matériau céramique doté d'une conductivité thermique élevée, d'une faible constante diélectrique et de bonnes propriétés mécaniques, le nitrure d'aluminium (AlN) est un choix idéal pour préparer des substrats céramiques recouverts de cuivre hautes performances. Cependant, les propriétés de surface du substrat en nitrure d'aluminium rendent difficile le mouillage et la propagation du cuivre et des oxydes de cuivre, limitant son application directe aux procédés DBC (cuivre à liaison directe). Par conséquent, explorer le processus de préparation efficace de la plaque plaquée de cuivre en céramique de nitrure d'aluminium et optimiser ses performances est devenu le centre de la recherche actuelle.
Défis et solutions pour le processus de préparation du nitrure d'aluminium DBC : Les propriétés de surface du nitrure d'aluminium rendent difficile la liaison directe avec le cuivre. La mouillabilité du cuivre et des oxydes de cuivre à la surface du nitrure d'aluminium peut être considérablement améliorée en formant une couche composite d'alumine dense et uniforme sur la surface du nitrure d'aluminium. Le procédé DBC utilise la liaison eutectique du cuivre et de l'alumine et réalise la liaison ferme de la céramique et de la feuille de cuivre grâce au frittage au four à chaîne.
Présentation et avantages du procédé AMB : En tant qu'amélioration du procédé DBC, le procédé AMB (Active metal brasing) utilise l'élément actif du métal d'apport (tel que le Ti) pour réagir avec la céramique afin de générer une couche de réaction (tels que TiN) qui peuvent être mouillés par le métal d'apport liquide, améliorant ainsi la force de liaison de la feuille de céramique et de cuivre. Le processus AMB nécessite un frittage sous vide pour empêcher l'oxydation du métal actif, et bien que la complexité du processus augmente, la force de liaison est plus forte et la fiabilité est plus élevée.
Comparaison des processus DBC et AMB : Le processus DBC utilise une gravure du cuivre en une étape, tandis que le processus AMB consiste en une gravure du cuivre en une étape et une gravure du TiN en une étape, ce dernier processus étant plus difficile. Cependant, la force de liaison de l'AMB-AlN est supérieure à celle du DBC-AlN, montrant une fiabilité et des performances supérieures.
Direction de l'optimisation des performances de la plaque recouverte de cuivre en céramique de nitrure d'aluminium : avec le développement de dispositifs à semi-conducteurs de puissance, les exigences de performances du substrat recouvert de cuivre en céramique s'améliorent constamment. Améliorer la résistance des céramiques de nitrure d'aluminium et optimiser davantage le processus de préparation pour obtenir une fiabilité, une résistance à la température et une capacité de transport de courant plus élevées sont des orientations importantes des recherches ultérieures.
Pour résumer, le processus de préparation de la plaque plaquée de cuivre en céramique de nitrure d'aluminium a connu l'évolution de DBC à AMB, grâce à l'introduction de la technologie de brasage actif des métaux et de frittage sous vide, résout efficacement le problème de mouillabilité de la surface du nitrure d'aluminium et améliore considérablement la force de liaison. et la fiabilité globale de la céramique et des feuilles de cuivre. Cependant, avec les progrès continus de la technologie des dispositifs à semi-conducteurs de puissance, les exigences de performances des substrats céramiques recouverts de cuivre augmentent également. Par conséquent, les recherches futures devraient se concentrer sur l'optimisation du processus de préparation et l'amélioration de la résistance des céramiques de nitrure d'aluminium afin de répondre aux besoins d'emballage des dispositifs semi-conducteurs de puissance haute performance tels que les modules IGBT haute tension, courant élevé et haute fréquence, et promouvoir le développement durable. de la technologie de l'électronique de puissance.
