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如何在Si3N4陶瓷金屬化并提高金屬化層的界面強(qiáng)度?

陶瓷基板金屬化

 如何在Si3N4陶瓷金屬化并提高金屬化層的界面強(qiáng)度?

 

當(dāng)前大功率半導(dǎo)體器件在高速鐵路系統(tǒng)、電氣控制、風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電、電動汽車、電力控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來,半導(dǎo)體器件正朝著高功率、高頻和集成化方向發(fā)展,高功率和高密度往往會導(dǎo)致嚴(yán)重的散熱問題。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,高達(dá)55%的功率器件故障是由熱量引起的,如器件性能惡化、結(jié)構(gòu)損壞等。器件的性能與其結(jié)構(gòu)設(shè)計、封裝材料的選擇和制造工藝密切相關(guān)。其中基板材料的選擇對器件的成本、性能和可靠性有直接影響。

陶瓷基板金屬化.jpg

 

目前,市場上最常見的基板是金屬和陶瓷基板。然而,金屬基板中隔熱層的低導(dǎo)熱性使其越來越難以滿足電力電子元件的發(fā)展要求。陶瓷基板在電力電子器件中越來越普遍。常見的陶瓷基板材料有氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AIN)和氮化(Si3N4)。

 

Si3N4的熱膨脹系數(shù)與SiC相容,Si3N4展現(xiàn)出卓越的機(jī)械性能,其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均超過AlN兩倍以上。因此,它可以顯著提高電力電子基板在功率循環(huán)和熱沖擊環(huán)境下的機(jī)械可靠性。使用AMB工藝制備的Si3N4陶瓷板具有更高的載流能力。


Si3N4陶瓷在半導(dǎo)體絕緣基板材料中提供了散熱性能、可靠性和電性能的最佳組合。然而,Si3N4陶瓷基板的表面金屬化技術(shù)不如直接鍵合銅(DBC)和直接鍵合氧化鋁(DBA)技術(shù)中的Al2O3AlN陶瓷等對應(yīng)技術(shù)成熟。因此,如何在Si3N4陶瓷表面實現(xiàn)金屬化并提高金屬化層的界面強(qiáng)度已成為許多研究人員的重點方向。

 


深圳市金瑞欣特種電路技術(shù)有限公司

金瑞欣——專業(yè)的陶瓷電路板制造商

通過公司研發(fā)團(tuán)隊的不懈努力,現(xiàn)已成功研發(fā)微小孔板、高精密板、難度板、微型化板、圍壩板等,具備DPC、DBC、HTCC、LTCC等多種陶瓷生產(chǎn)技術(shù),以便為更多需求的客戶服務(wù),開拓列廣泛的市場。

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