第三代半導體（氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化鋅(ZnO)等）的崛起和發(fā)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，集成化和多功能方面前進，對封裝基板性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，主要是由于陶瓷基板具有高熱導率、耐高溫、較低的熱膨脹系數(shù)、高的機械強度、耐腐蝕以及絕緣性好、抗輻射的優(yōu)點。
陶瓷基板按照工藝分有很多種，除了直接鍵合銅（DBC）法、直接電鍍銅(DPC)法、激光活化金屬(LAM)法、低溫共燒陶瓷（LTCC）、高溫共燒陶瓷（HTCC）之外，還有目前備受關注的AMB法技術，即活性金屬釬焊技術。
活性焊銅工藝（AMB）是DBC工藝技術的進一步發(fā)展，工作原理為：在釬焊電子漿料中加入少量的活性元素（Ti，Zr，V，Cr等），采用絲印技術印刷到陶瓷基板上，其上覆蓋無氧銅后放到真空釬焊爐內(nèi)進行燒結，然后刻蝕出圖形制作電路，最后再對表面圖形進行化學鍍。使用AMB技術制備的陶瓷覆銅板結構如圖下圖所示。
AMB技術是在DBC（直接覆銅法）技術的基礎上發(fā)展而來的。相比于傳統(tǒng)的DBC基板，采用AMB工藝制備的陶瓷基板，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(yōu)勢。
根據(jù)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、氮化鋁和氮化硅基板。
基于氧化鋁板材來源廣泛、成本最低，是當前性價比最高的AMB陶瓷基板，其工藝也最為成熟。但由于氧化鋁陶瓷的熱導率低、散熱能力有限，AMB氧化鋁基板多用于功率密度不高且對可靠性沒有嚴格要求的領域。
AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用于一些高功率、大電流的工作環(huán)境。但是由于機械強度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環(huán)沖擊壽命有限，從而限制了其應用范圍。氮化鋁AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用于一些高功率、大電流的工作環(huán)境。但是由于機械強度相對較低，氮化鋁AMB覆銅基板的高低溫循環(huán)沖擊壽命有限，從而限制了其應用范圍。
圖源自賀利氏官網(wǎng)
氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(shù)（2.4ppm/K）較小，與硅芯片（4ppm/K）接近；AMB氮化硅基板具有較高的熱導率（>90W/mK）。AMB-Si3N4基板結合的機械性能具有優(yōu)異的耐高溫性能、散熱特性和超高的功率密度。
對于對高可靠性、散熱以及局部放電有要求的汽車、風力渦輪機、牽引系統(tǒng)和高壓直流傳動裝置等來說，AMB氮化硅基板可謂其首選的基板材料。此外，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。
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循環(huán)特性。目前，隨著電力電子技術的高速發(fā)展，高鐵上的大功率器件控制模塊對IGBT模塊封裝的關鍵材料——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。
日本京瓷采用活性金屬焊接工藝制備出了氮化硅陶瓷覆銅基板，其耐溫度循環(huán)（-40~125℃）達到5000次，可承載大于300A的電流，已用于電動汽車、航空航天等領域。該產(chǎn)品采用活性金屬焊接工藝將多層無氧銅與氮化硅陶瓷鍵合，同時采用銅柱焊接實現(xiàn)垂直互聯(lián)，對IGBT模塊小型化、高可靠性等要求有較好的促進作用。
另外，在大功率電力半導體模塊、高頻開關、風力發(fā)電、新能源汽車、動力機車、航空航天等應用領域取得了進展。
AMB基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進行化學反應來實現(xiàn)結合，因此其結合強度更高，可靠性更好。但是由于該方法成本較高、合適的焊料較少、焊料對于焊接的可靠性影響較大，只有少數(shù)美日中幾家公司掌握了高可靠活性金屬焊接技術。
為了進一步加強交流，艾邦建有陶瓷基板交流群，誠邀陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè)、設備、材料企業(yè)參與。目前群友包括：三環(huán)集團、佳利電子、中電13所、45所、中瓷電子、福建華清、富樂德、艾森達、萊鼎、博敏電子、珠?；浛凭┤A、沃晟微等加入。
活動推薦：
第二屆高端電子陶瓷MLCC、LTCC產(chǎn)業(yè)高峰論壇
2021年7月9日（周五）
深圳 觀瀾 格蘭云天酒店
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時間
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議題
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演講單位
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09:00-09:25
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開場介紹
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艾邦智造 江耀貴 創(chuàng)始人
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09:25-09:50
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淺談MLCC未來發(fā)展趨勢
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宇陽科技 陳永學 戰(zhàn)略總監(jiān)
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9:50-10:15
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MLCC高端關鍵生產(chǎn)裝備國產(chǎn)化解決方案
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宏華電子 梁國衡 副總工程師
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10:15-10:40
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茶歇
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10:40-11:05
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應用于電子陶瓷領域的畢克產(chǎn)品介紹
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畢克化學 王玉立 博士
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11:05-11:30
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淺談我國無源元器件的機遇與挑戰(zhàn)
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風華高科 黃昆 LTCC事業(yè)部經(jīng)理/技術總監(jiān)
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11:30-11:55
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微波毫米波無源集成關鍵材料與技術
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南方科技大學工學院黨委書記/副院長 汪宏 教授
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11:55-14:00
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午餐
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14:00-14:25
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封接玻璃作用機理及在電子元器件應用研究進展
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華東理工大學 曾惠丹 教授/博導
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14:25-14:50
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LTCC高頻低介電常數(shù)陶瓷生料帶
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上海晶材新材料 汪九山 總經(jīng)理
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14:50-15:15
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稀土在先進電子陶瓷電容材料中的研究進展
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晶世新材料 程佳吉 教授
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15:15-15:40
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高性能電容器材料的應用研究
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上海硅酸鹽研究所 陳學鋒 研究員/博士
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15:40-16:05
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茶歇
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16:05-16:30
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MLCC產(chǎn)品失效分析和檢測手段
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深圳納科科技 段建林 總經(jīng)理
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16:30-16:55
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物理氣相法制備MLCC內(nèi)外電極金屬粉體
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江蘇博遷新材料 江益龍 總經(jīng)理
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16:55-17:20
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如何提升LTCC激光開孔效果對后段工藝良率影響
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東莞盛雄激光 王耀波 高級項目總監(jiān)
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17:20-17:45
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MLCC在5G基站的應用及可靠性評估方法
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中興 楊航 材料技術質量高級工程師
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17:45-20:00
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晚宴
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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：AMB活性金屬焊接陶瓷基板的性能及其應用
