AlN基板材料研究进展

氮化铝基板因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优良的物理性能,被誉为新一代理想基板材料。详细综述了AlN板的国内外研究现状及其导热机理;介绍并分析了基片制备的工艺流程和影响因素;概括总结了AlN基板的金属化和烧结工艺方面的研究进展;展望了AlN基板的发展趋势和前景。

高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展

本文主要综述国内外高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展。具有优良微波衰减性能的材料体系有两种:氮化铝-导体复相微波衰减陶瓷和氮化铝-半导体复相微波衰减陶瓷。氮化铝-导体复相衰减陶瓷包括AlN-金属复相陶瓷、AlN-石墨复相陶瓷、AlN-金属氮化物复相陶瓷。其中AlN-金属复相陶瓷因具有优良的高导热性能及微波衰减调节性能,成为今后微波衰减材料的主要研究方向。

蓝宝石上AlN基板的MOCVD外延生长

结合AlN成核缓冲层技术和NH3流量调制缓冲层方法,采用MOCVD在(0001)面蓝宝石衬底上生长了AlN基板,用扫描电镜、原子力显微镜及X射线衍射仪对样品进行了表征,结果表明基板无裂纹,其平均粗糙度为0.35nm,(0002)和(1012)回摆曲线FWHM分别为37″和712″。详细论述了AlN基板的生长模式、位错行为和应力释放途径。

AlN基板材料研究进展

氮化铝 (AlN)以其优异的高热导率、低介电常数、与Si相匹配的热膨胀系数及其它优良的物理化学性能受到了国内外学术界和生产厂家的广泛关注 ,被誉为新一代高密度封装的理想基板材料。详细综述了AlN基板在导热机理、基片制备、金属化和烧结工艺方面的研究进展 ,展望了AlN基板的发展趋势和前景。

低介电损耗AlN陶瓷及BN-AlN基陶瓷材料研究

首先利用化学工艺制备出烧结助剂Y2O3均匀混合的AlN粉体及BN均匀包覆AlN的复合粉体。利用无压烧结制备出AlN陶瓷及BN-AlN基复相陶瓷。通过对陶瓷显微结构、热性能及微波介电性能的研究发现,通过化学工艺,将BN包覆到AlN粉体表面,制备出显微结构均匀的AlN-20%BN(质量比)复相陶,其热导率为78.1 W/m.K,在Ka波段介电常数为7.2、介电损耗最小值为13×10-4;通过材料化学工艺,将烧结助剂Y2O3均匀添加到AlN基体中,制备出热导率为154.2W/m.K,在Ka波段介电常数为8.5、介电损耗最小值为9.3×10-4的AlN陶瓷材料。

碳纳米管分散增强AlN基复合材料的力学性能及增韧机制研究

文章以氮化铝(AlN)粉末为基体材料,以氧化钙(CaO)和氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,掺杂酸洗处理后的多壁碳纳米管(CNTs)为增韧材料,采用机械球磨后热压烧结的方法制备氮化铝-碳纳米管(AlN-CNTs)复合材料。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对AlN-CNTs复合材料的成分结构及微观形貌进行表征,并测试其物理力学性能。研究表明:随着烧结温度的升高,AlN-CNTs复合材料的力学性能也随之提升;在1750℃的烧结温度下,随着碳纳米管质量分数的增加,AlN-CNTs复合材料的抗弯强度和断裂韧性先上升后下降,且当碳纳米管质量分数为1%时复合材料的力学性能最佳。碳纳米管在AlN-CNTs复合材料中的增韧机制主要是碳纳米管的拔出、碳纳米管的桥连和裂纹的偏转。

AlN基板用厚膜浆料发展评述

介绍了AlN基片所用厚膜浆料的产品性能。从金属粉体的制备,粘结方式探索和烧结工艺的改进等方面综述了该领域的研究进展。目前粉体制备还是以化学还原为主。粘结方式中,玻璃相粘结具有较高的可靠性;反应粘结因导热性和热应力等方面的优势,使其成为AlN基板厚膜浆料粘结的重要方式。

AlN基衰减瓷的制备工艺及其性能研究

采用热压烧结工艺,通过实验确定了烧结温度和压力,制备出AlN基衰减瓷。对材料的物理性能进行测试,热导率大于50 W/mK,抗折强度大于360 MPa。同时从工程化应用的角度出发,对衰减瓷的匹配特性和衰减量进行了测试,驻波比小于1.2,隔离度小于-70dB。

电子封装用高导热AlN陶瓷基板研究进展

高导热AlN陶瓷是新型功率电子器件重要的基板材料,在5G通讯、微波TR组件、IGBT模块等高端电子器件领域具有广泛的应用。综述了国内外电子封装用高导热AlN陶瓷基板及其制备技术的研究进展。探讨了晶格氧、非晶层、AlN晶粒尺寸、晶界相及气孔等微结构因素对AlN陶瓷热导率的影响。提出选用高纯超细AlN粉体原料,合理选取烧结助剂的类型与添加量,优化排胶、高温烧结与热处理工艺是改善AlN陶瓷结构,实现AlN陶瓷热导率提升的有效途径。

Si基MOCVD生长AlN深陷阱中心研究

通过 PL 谱和 Raman谱对 MOCVD生长 Si基 Al N的深陷阱中心进行了研究 ,发现三个深能级 Et1 ,Et2 ,Et3,分别在 Ev 上 2 .6 1,3.10 ,2 .11e V.Et1 是由氧杂质和氮空位 (或 Al间隙原子 )能级峰位靠近重合共同引起的 ,Et2 、Et3都是由于衬底 Si原子扩散到 Al N引起的 .在 Si浓度较低时 ,Si主要以取代 Al原子的方式存在 ,产生深陷阱中心Et2 .Si浓度高于某个临界浓度时 ,部分 Si原子以取代 N原子位置的方式存在 ,形成深陷阱中心 Et3.实验还表明 ,即使经高温长时间退火 ,Al N中 Et1 和 Et2

瓦片式TR组件用AlN陶瓷基板制造工艺研究

AlN(氮化铝)多层基板技术可实现瓦片式TR组件的高可靠和高密度集成。针对瓦片式TR组件对高导热、高布线密度需求,研究了高温共烧多层AlN基板制造的关键工艺,主要包括高精度层叠工艺、烧结工艺、表面镀覆工艺等。通过优化工艺参数,制作了微波传输线测试用AlN基板样件和瓦片式TR组件用AlN基板。对样件的电性能和物理性能进行测试,满足瓦片式TR组件使用要求。

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。

两种热电分离式基板导热性能的对比研究

基于热电分离式设计理念,开发出FR4/Cu与FR4/AlN两种高导热散热基板,并利用SMT工艺将13 W的Osram S2W型LED灯珠分别与上述两种散热基板焊接后组装成LED模组;利用半导体制冷温控台恒定散热基板底部温度后,使用结温测试仪对LED的结温进行了测试。同时借助直流电源和积分球分别对LED的总功率和光功率进行了测量后得到了模组的热功率值。最后根据LED结温测试结果与热功率值计算得出了模组的热阻值,并在此基础上对两种基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,FR4/AlN基板的散热性能较之FR4/Cu基板稍逊。当使用FR4/Cu基板散热时,LED的结温和热阻分别是49.72℃、2.21℃/W。当使用FR4/AlN基板散热时,LED的结温和热阻分别是51.32℃、2.32℃/W。

一种基于顶部热沉的混合集成电源结构设计

介绍了一种基于顶部热沉的混合集成电源结构设计,该电源结构的载体为ALN陶瓷基板,内部采用多层布线结构,功率芯片植球后倒扣焊到陶瓷基板的焊盘上,无源器件采用高温焊料焊接在陶瓷基板焊盘上,顶部的热沉通过有机胶与陶瓷基板的边缘粘接,热沉和芯片背面、电感顶部之间采用导热胶填充,以提高芯片和电感的散热效果。该结构在抗辐射负载点电源中应用,验证了该方案的可行性。

IGBT模块中不同金属化方法覆铜氮化铝陶瓷基板的可靠性研究

针对氮化铝陶瓷基板的IGBT应用展开分析,着重对不同金属化方法制备的覆铜AlN基板进行可靠性进行研究。通过对比厚膜法、薄膜法、直接覆铜法和活性金属钎焊法金属化AlN基板的剥离强度、热循环、功率循环,分析结果可知,活性金属钎焊法制备的AlN覆铜基板优于其他工艺基板,剥离强度25 MPa,(-40~150)℃热循环达到1500次,能耐1200 A/3.3 kV功率循环测试7万次,满足IGBT模块对陶瓷基板可靠性需求。

氮化铝基陶瓷覆铜板的制作及其应用

氮化铝（AlN）陶瓷是一种共价键较强的非氧化合物，具有良好的化学稳定性，因此AlN陶瓷很难在高温和氧气氛下与铜（Cu）直接键合制成氮化铝基陶瓷覆铜板。若在AlN基片表面上预制一定厚度、且非常致密的氧化铝（Al2O3）层后，就能借鉴Cu箔和Al2O3基片高温键合工艺制作性能优良的AlN DBC基板。文中简要阐述了银河公司在制作AlN DBC基板过程中采用的化学氧化法，高温氧化法，循环温差交替降温法，磁控溅射法等工艺技术，还简要介绍了本公司生产的AlN DBC基板的规格和主要技术参数及其在电力半导体模块中的应用实例.

氮化铝基陶瓷覆铜板的制作及其应用

氮化铝（AlN）陶瓷是一种共价键较强的非氧化合物，具有良好的化学稳定性，因此AlN陶瓷很难在高温和氧气氛下与铜（Cu）直接键合制成氮化铝基陶瓷覆铜板。若在AlN基片表面上预制一定厚度、且非常致密的氧化铝（A1203）层后，就能借鉴Cu箔和A1203基片高温键合工艺制作性能优良的AlNDBC基板。文中简要阐述了银河公司在制作AINDBC基板过程中采用的化学氧化法，高温氧化法，循环温差交替降温法，磁控溅射法等工艺技术，还简要介绍了本公司生产的AINDBC基板的规格和主要技术参数及其在电力半导体模块中的应用实例。

圆形IDT结构声表面波滤波器的设计与实现

采用硅基AlN薄膜作为压电衬底,利用改进的δ函数模型对变迹加权圆形IDT结构进行建模仿真,根据仿真结果设计SAW带通滤波器版图,并在实验室制作了中心频率为300 MHz,带内插损8 dB的SAW带通滤波器样品。测试结果表明,其仿真结果与试验结果一致性较好。