什么是AMB直接覆銅陶瓷基板？國(guó)內(nèi)廠商大全

今天要給大家介紹的是AMB陶瓷覆銅板。在介紹之前，我們先對(duì)概念進(jìn)行解釋一下，根據(jù)陶瓷基板的3維結(jié)構(gòu)，可以分為平面和多層，我們熟知的LTCC，HTCC就屬于是多層的。而平面的有薄膜基板，厚膜基板，陶瓷覆銅基板等。AMB活性金屬焊接陶瓷基板（Active Metal Brazing Ceramic Substrate)其實(shí)是我們此前介紹的DBC直接鍵合銅陶瓷基板（Direct Bonded CopperCeramic Substrate)技術(shù)的提升。

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（一）DBC與AMB工藝的區(qū)別

所謂的DBC技術(shù)，是指在在含氧的氮?dú)庵幸?/span>1063℃左右的高溫加熱，氧化鋁或氮化鋁陶瓷表面直接焊接上一層銅箔。其基本原理是：利用了銅與氧在燒結(jié)時(shí)形成的銅氧共晶液相，潤(rùn)濕相互接觸的兩個(gè)材料表面，即銅箔表面和陶瓷表面，同時(shí)還與氧化鋁反應(yīng)生成CuAlO2、Cu(AlO2)2等復(fù)合氧化物，充當(dāng)共晶釬焊用的焊料，實(shí)現(xiàn)銅箔與陶瓷的牢固結(jié)合。氮化鋁是一種非氧化物陶瓷，敷接銅箔的關(guān)鍵是使其表面形成氧化物過渡層，然后通過上述過渡層與Cu箔敷合實(shí)現(xiàn)AlN與Cu箔的敷合。

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AMB活性焊銅工藝是DBC工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，它是利用釬料中含有的少量活性元素與陶瓷反應(yīng)生成能被液態(tài)釬料潤(rùn)濕的反應(yīng)層，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬接合的一種方法。先將陶瓷表面印刷活性金屬焊料而后與無氧銅裝夾后在真空釬焊爐中高溫焊接，覆接完畢基板采用類似于PCB板的濕法刻蝕工藝在表面制作電路，最后表面鍍覆制備出性能可靠的產(chǎn)品。

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AMB基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此其結(jié)合強(qiáng)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(duì)于焊接的可靠性影響較大。

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以上兩段說明了，AMB與DBC的區(qū)別，關(guān)鍵點(diǎn)是，AMB工藝中，陶瓷表面印刷了活性金屬焊料，焊接界面強(qiáng)度高，可靠性更好。

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DBC技術(shù)僅適用于氧化物陶瓷，例如氧化鋁(Al2O3)和氧化鋯摻雜氧化鋁(也稱為HPS)。非氧化物陶瓷必須先氧化，然后才能通過DBC技術(shù)與銅鍵合。氮化鋁(AlN)可制成DBC或AMB基板，而氮化硅(Si3N4)僅能用作AMB基板。

（二）AMB覆銅板三種材料

1 AMB氧化鋁基板

相對(duì)地，氧化鋁板材來源廣泛、成本最低，是性價(jià)比最高的AMB陶瓷基板，工藝最為成熟。但由于氧化鋁陶瓷的熱導(dǎo)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(duì)可靠性沒有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。

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2 AMB氮化鋁基氮化鋁板

AMB基板具有較高的散熱能力，從而更適用于一些高功率、大電流的工作環(huán)境。但是由于機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)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(yīng)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(jī)械強(qiáng)度相對(duì)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(yīng)用范圍。

3 AMB氮化硅基板

氮化硅陶瓷，具有 α-Si3N4和β-Si3N4兩種晶型，其中α 相為非穩(wěn)定相，在高溫下易轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的 β 相。高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷內(nèi) β 相的含量一般大于40%。憑借氮化硅陶瓷的優(yōu)異特性，AMB氮化硅基板有著優(yōu)異的耐高溫性能、抗腐蝕性和抗氧化性。

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（三）AMB氮化硅基板優(yōu)勢(shì)

1 AMB氮化硅基板具有高熱導(dǎo)率。

一方面，AMB氮化硅基板具有較高的熱導(dǎo)率（>90W/mK），厚銅層（達(dá)800μm）還具有較高熱容量以及傳熱性。因此，對(duì)于對(duì)高可靠性、散熱以及局部放電有要求的汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、牽引系統(tǒng)和高壓直流傳動(dòng)裝置等來說，AMB氮化硅基板可謂其首選的基板材料。

另一方面，活性金屬釬焊技術(shù)，可將非常厚的銅金屬（厚度可達(dá)0.8mm）焊接到相對(duì)較薄的氮化硅陶瓷上。因此，載流能力較高，而且傳熱性也非常好?？蛻艨勺远x產(chǎn)品布局，這一點(diǎn)類似于PCB電路板。

2 AMB氮化硅基板具有低熱膨脹系數(shù)。

氮化硅陶瓷的熱膨脹系數(shù)（2.4 ppm/K）較小，與硅芯片（4 ppm/K）接近，具有良好的熱匹配性。因此，AMB氮化硅基板，非常適用于裸芯片的可靠封裝，封裝后的組件不容易在產(chǎn)品的生命周期中失效。

（四）各種陶瓷基板工藝和材料選擇的依據(jù)

陶瓷是一種具有化學(xué)惰性的物質(zhì)，并且耐腐蝕、耐濕氣和耐高溫，因此比在腐蝕性環(huán)境中會(huì)降解的有機(jī)電介質(zhì)更受歡迎。在設(shè)計(jì)新基板時(shí)，電氣、熱力和機(jī)械性能同等重要。介電強(qiáng)度是滿足隔熱要求的重要影響因素，需要根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定進(jìn)行設(shè)置。熱導(dǎo)率太低不利于芯片與周圍環(huán)境的熱傳導(dǎo)。當(dāng)基板承受熱機(jī)械應(yīng)力時(shí)，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性對(duì)延長(zhǎng)使用壽命有重要作用。

如果陶瓷基板在功率半導(dǎo)體器件中應(yīng)用，首先要計(jì)算散熱量。然后，根據(jù)芯片和環(huán)境溫度，計(jì)算出所需的基板熱阻。但是，銅和陶瓷的組合不一定都能達(dá)到所需的熱阻。一方面，隔離電壓決定了陶瓷的最小厚度。另一方面，銅與陶瓷的厚度比對(duì)可靠性有很大影響。最后，適用的標(biāo)準(zhǔn)組合將十分有限。

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雖然陶瓷覆銅板工藝類型和基材都有多種組合，具體應(yīng)用的時(shí)候，要結(jié)合電氣，熱力，機(jī)械性能，成本，可靠性，尺寸厚度綜合來考慮。

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（五）AMB陶瓷基板主要廠商

國(guó)外主要有：賀利氏、日本Ferrotec、日本DOWA、日本NGK、日本京瓷、羅杰斯；國(guó)內(nèi)廠商，據(jù)艾邦陶瓷基板群統(tǒng)計(jì)有以下：

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