陶瓷与金属连接的研究及应用进展

陶瓷与金属的连接件在新能源汽车、电子电气、半导体封装和IGBT模块等领域有着广泛的应用,因此,具有高强度、高气密性的陶瓷与金属的封接工艺至关重要。目前,国内外在该领域内对于烧结金属粉末法(陶瓷金属化)、活性金属钎焊法和陶瓷基板覆铜等连接工艺已经有了深入研究和许多进展。本文对近二十年国内外广泛用于陶瓷与金属连接的产业化工艺技术及其应用进行阐述,并对其发展方向进行展望。

氮化硅陶瓷及其与金属的接合技术

本文叙述了氮化硅陶瓷的发展趋势,特别强调了改进制造工艺,有可能提高其热导率而成为高热导率陶瓷家族中的一员。文中系统地介绍了氮化硅陶瓷与金属的接合工艺。试验结果表明:用活性法工艺,在国内首次成功地完成高气密性(Q≤10-11 Pa·m/s)和高强度(σ拉=144 MPa)的Si3N4-Cu封接件。

电子封装异质材料连接研究进展

随着摩尔定律趋于失效,3D封装和大功率器件的普及,具有较强散热能力的陶瓷基板、硅基板必将加速推广,由此引发更多的异质材料互连问题。综述了电子封装领域常用金属与金属,陶瓷与金属等异材互连研究进展,指出实现免热沉陶瓷与金属直接低温封接迫在眉睫,焊料添加更多的贵金属及稀有活性金属、焊料尺寸从传统块状或大尺寸颗粒向具有较强活性的纳米线或纳米颗粒转变,封装技术从传统的回流焊、压焊向飞秒激光、激光局部加热等大功率密度、局部热源及复合热源方向转变,封装可靠性从传统的热老化、热循环、热冲击向极端温度、极端温度梯度、快速温度转换和多场协同作用下的可靠性方向转变。