金属直接敷接陶瓷基板与敷接方法

综述了金属直接敷接陶瓷基板及敷接方法,介绍了国内外金属直接敷接陶瓷基板的结构和性能特点,敷接关键技术以及基于金属敷接陶瓷基板的功率电子封装新技术,展望了金属敷接陶瓷基板的新进展和今后的应用前景。

Al_2O_3基板直接敷铜法的敷接机理研究

本文采用直接敷铜工艺，１０７０℃流动氮气氛下保温３ｈ制得当了强度达１１．５ｋｇ／ｃｍ＾２的直接铜ＡＩ２Ｏ３基板。介面产物ＣｕＡＩＯ２的形成是获得较高结合强度的关键，敷接温度下，在界面上产生了能很好润湿ＡＩ２Ｏ３表面的Ｃｕ〖Ｏ〗共晶液体，并反应生连续的ＣｕＡｌＯ２层降温时，共晶液体从Ｃｕ侧开始固化并淀析出ＣｕＯ２颗９粒，当固化前沿与ＣｕＡｌＯ２层相遇时，液相参与的界面反应停止，冷却至室温。

预氧化对DBC基板的影响及敷接机理研究

随着绝缘栅双极型晶体管等功率器件的发展,对陶瓷敷铜基板(DBC)的需求越来越大。分别介绍了DBC基板的种类、结构,预氧化工艺对DBC基板的影响和敷接机理。用扫描电镜、X射线衍射等分析手段确定铜箔表面氧化后的物相成份,用X射线扫描确定敷接后界面空洞,并分析产生空洞的原因。用SEM观察界面的形貌并进行断面分析,用XRD和X-RAY分析界面产物的物相成份,从而确定DBC基板的敷接机理。

Al/Al_2O_3陶瓷接合基板的制备及性能研究

在675～825℃、氮气气氛下,使用石墨模具压铸的方法制备出Al/A12O3电子陶瓷基板,利用力学拉伸试验机测试了Al和Al2O3的结合强度,界面抗拉强度>15.94MPa,使用金相显微镜、SEM等微观分析仪器研究了其界面的微观结构.

铝和氧化铝的润湿性及氧化铝陶瓷敷铝基板

随着大功率模块与电力电子器件的发展,陶瓷表面金属化已得到广泛应用。直接敷铝技术是基于氧化铝陶瓷基板发展起来的一种陶瓷表面金属化技术。在介绍直接敷铝基板的制备方法和性能特点的基础上,重点讨论影响Al-Al2O3润湿性能的因素以及这些因素对氧化铝陶瓷基板敷铝过程的影响,同时展望了DAB基板在功率电子系统、汽车工业等方面的应用前景。

AlN陶瓷基板覆铜技术的研究

探索了AlN陶瓷基板表面氧化状态对敷接强度的影响。结果表明:敷接过程中Cu[O]共晶液体对未经氧化处理的AlN陶瓷基板的浸润性较差,不能形成牢固的结合;AlN陶瓷表面经氧化处理后能够显著改善与Cu[O]共晶液体的浸润性,其界面结合强度与氧化工艺密切相关,受热应力的影响,空气条件下氧化试样的敷接强度大于湿气氛下(N_2:O_2=10:1)氧化试样的敷接强度;空气下1300℃氧化30min制得的AlN-DBC试样,敷接强度达2.8kg·mm^(-2),其界面反应层的厚度约2～3μm,生成界面产物CuAlO_2,从而获得了较高的敷接强度。

铝/氮化铝电子陶瓷基板的制备及性能的研究

在675～750℃、氮气气氛下,使用石墨模具压铸的方法将金属纯Al敷接在AlN电子陶瓷基板上,随后利用力学拉伸试验机测试了Al和AlN的结合强度,其界面抗拉强度>15.94MPa,然后使用金相显微镜、SEM等微观分析仪器研究其界面的微观结构,发现在Al/AlN界面没有任何新物质生成,金属铝晶粒直接在AlN陶瓷表面结晶长大.

AlN的厚膜铜金属化及其结合机理

采用反应厚膜法实现了AlN基板表面的铜金属化,借助SEM、XRD分别对烧结后的厚膜层、还原后的铜金属化层以及界面层的成分和形貌进行了研究;测试了不同烧结温度下金属化基板的敷接强度,并探究了界面层的形成过程以及对敷接强度的影响。结果表明:烧结过后,厚膜层的主要成分是CuO和Cu_2O;经过还原处理后,其表面成分转变为金属Cu;同时,随着烧结温度的上升,烧结后的厚膜层和还原后的金属化层的致密度均呈现先增加后降低的趋势,金属化铜层与基板之间的敷接强度也呈现相同的变化趋势。另外,在金属化铜层和AlN基板之间存在界面化合物,其主要成分是Cu_2O和中间化合物(CuAlO_2和CuAl_2O_4),其中,Cu_2O对敷接强度不利,而尖晶石结构的CuAl_2O_4和细小薄片状的CuAlO_2对敷接强度的有利。

化学镀铜对厚膜敷铜陶瓷基板敷铜层的影响

通过化学镀铜对厚膜敷铜陶瓷基板敷铜层进行致密化处理,采用SEM、XRD、导电性测试和结合力测试研究了化学镀铜对敷铜层结构和性能的影响。结果表明:基板敷铜层经化学镀铜处理后,孔洞深度明显变浅、平均孔径由10μm下降为3μm;表面铜层和中间层结合得更加紧密,敷接强度增加了143.6 N/cm2。同时,基板敷铜层的表面方阻由4.30 mΩ/□下降至3.02 mΩ/□,敷铜层的导电性能增强。