AMB陶瓷基板的效能及其應用

AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用於一些高功率、大電流的工作環境。

但是由於機械強度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫迴圈衝擊壽命有限，從而 ... 首頁>科技>金瑞欣pcb板2021-03-2616:34 AMB陶瓷基板的效能及其應用 第三代半導體的崛起和發展推動了功率器件尤其是半導體器件不斷走向大功率，小型化，整合化和多功能方面前進，對封裝基板效能提升起到了很大的促進作用。

陶瓷基板也是陶瓷電路板在電子器件封裝中得到廣泛應用主要是緣於陶瓷基板具有高熱導率、耐高溫、較低的熱膨脹係數、高的機械強度、耐腐蝕以及絕緣性好、抗輻射的優點。

陶瓷基板工藝有很多種，除了DPC、DBC、HTCC、LTCC之外，還有目前備受關注的AMB（ActiveMetalBonding）技術，即活性金屬釺焊技術。

一，什麼是活性金屬釺焊技術？ AMB技術是指，在800℃左右的高溫下，含有活性元素Ti、Zr的AgCu焊料在陶瓷和金屬的介面潤溼並反應，從而實現陶瓷與金屬異質鍵合的一種工藝技術。

AMB陶瓷基板，一般是這樣製作的：首先透過絲網印刷法在陶瓷板材的表面塗覆上活性金屬焊料，再與無氧銅層裝夾，在真空釺焊爐中進行高溫焊接，然後刻蝕出圖形制作電路，最後再對錶面圖形進行化學鍍。

二，AMB陶瓷基板的技術特點 AMB技術是在DBC（DirectBondingCopper，直接覆銅法）技術的基礎上發展而來的。

相比於傳統的DBC基板，採用AMB工藝製備的陶瓷基板，不僅具有更高的熱導率、更好的銅層結合力，而且還有熱阻更小、可靠性更高等優勢。

三，AMB陶瓷基板按材質分類 根據陶瓷材質的不同，目前成熟應用的AMB陶瓷基板可分為：氧化鋁、氮化鋁和氮化矽基板。

3.1AMB氧化鋁基板 3.2AMB氮化鋁基氮化鋁板 AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用於一些高功率、大電流的工作環境。

但是由於機械強度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫迴圈衝擊壽命有限，從而限制了其應用範圍。

氮化鋁AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用於一些高功率、大電流的工作環境。

但是由於機械強度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫迴圈衝擊壽命有限，從而限制了其應用範圍。

AMB氮化鋁陶瓷基板 氮化鋁陶瓷電路板為何能在電子工業領域備受親睞? 3.3AMB氮化矽基板 氮化矽陶瓷，具有α-Si3N4和β-Si3N4兩種晶型，其中α相為非穩定相，在高溫下易轉化為穩定的β相。

高導熱氮化矽陶瓷內β相的含量一般大於40%。

憑藉氮化矽陶瓷的優異特性，AMB氮化矽基板有著優異的耐高溫效能、抗腐蝕性和抗氧化性。

3.3.1AMB氮化矽基板具有高熱導率。

一方面，AMB氮化矽基板具有較高的熱導率（>90W/mK），厚銅層（達800µm）還具有較高熱容量以及傳熱性。

因此，對於對高可靠性、散熱以及區域性放電有要求的汽車、風力渦輪機、牽引系統和高壓直流傳動裝置等來說，AMB氮化矽基板可謂其首選的基板材料。

另一方面，活性金屬釺焊技術，可將非常厚的銅金屬（厚度可達0.8mm）焊接到相對較薄的氮化矽陶瓷上。

因此，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。

客戶可自定義產品佈局，這一點類似於PCB電路板。

3.3.2AMB氮化矽基板具有低熱膨脹係數。

氮化矽陶瓷的熱膨脹係數（2.4ppm/K）較小，與矽晶片（4ppm/K）接近，具有良好的熱匹配性。

因此，AMB氮化矽基板，非常適用於裸晶片的可靠封裝，封裝後的元件不容易在產品的生命週期中失效。

四，AMB陶瓷基板的可靠性分析 在設計新的電源模組時，根據封裝方式的要求，模組工程師需要選擇合適的基板材料，並對基板的電氣、熱效能、機械效能和可靠性進行綜合考量。

研究表明，功率器件失效的絕大部分原因與熱量沒有及時散出有關，陶瓷基板的熱學效能對於功率器件的可靠性十分關鍵。

AMB基板的可靠性很大程度上取決於活性釺料成分、釺焊工藝、釺焊層組織結構等諸多關鍵因素。

4.1影響AMB陶瓷基板可靠性指標的製程因素和測試因素 製程因素和測試因素 4.2影響AMB陶瓷基板機械應力和熱衝擊分析方面分析 機械應力分析： 1，陶瓷屬於脆性材料，在應力條件下易產生疲勞斷裂 2，由於銅和陶瓷的CTE不匹配產生的內應力 3，內應力主要集中在銅的邊緣與陶瓷連線處 4，圓角比尖角更容易產生裂紋 5，dimple可起到熱應力緩解作用，可以10x提升基板的可靠性 熱衝擊測試基本資訊： 1，注意溫差和轉換時間 2，-55°C~150°C，熱衝擊 3，一般來說，熱衝擊比熱迴圈測試更嚴苛； 4，一般來說，液體測試比氣體測試更嚴苛. 五，AMB陶瓷基板的應用 與DBC陶瓷基板相比，AMB陶瓷基板具有更高的結合強度和冷熱迴圈特性。

目前，隨著電力電子技術的高速發展，高鐵上的大功率器件控制模組對IGBT模組封裝的關鍵材料——陶瓷覆銅板形成巨大需求，尤其是AMB基板逐漸成為主流應用。

日本京瓷採用活性金屬焊接工藝製備出了氮化矽陶瓷覆銅基板，其耐溫度迴圈（-40~125℃）達到5000次，可承載大於300A的電流，已用於電動汽車、航空航天等領域。

特別是，該產品採用活性金屬焊接工藝將多層無氧銅與氮化矽陶瓷鍵合，同時採用銅柱焊接實現垂直互聯，對IGBT模組小型化、高可靠性等要求有較好的促進作用。

另外，在風能、太陽能、熱泵、水電、生物質能、綠色建築、新能源裝備、電動汽車、軌道交通等重要領域，AMB基板也開始得到越來越多的應用。

更多陶瓷基板的工藝以及製作可以諮詢金瑞欣特種電路，金瑞欣特種電路熟練多種工藝，陶瓷基板製作和加工多年，有這豐富的經驗，很多研發機構、高校以及大企業上市公司都尋求合作，歡迎諮詢。

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