Güç elektroniği teknolojisinin hızlı gelişimi ve özellikle yüksek gerilim, yüksek akım ve yüksek frekanslı IGBT modülleri gibi güç yarı iletken cihazlarının geniş çapta uygulanmasıyla birlikte, seramik bakır kaplı alt tabakalar için daha sıkı gereksinimler ortaya konmaktadır. Yüksek ısı iletkenliğine, düşük dielektrik sabitine ve iyi mekanik özelliklere sahip bir tür seramik malzeme olan alüminyum nitrür (AlN), yüksek performanslı seramik bakır kaplı yüzeylerin hazırlanması için ideal bir seçimdir. Bununla birlikte, alüminyum nitrür substratının yüzey özellikleri, bakır ve bakır oksitlerin ıslanmasını ve üzerine yayılmasını zorlaştırarak DBC (doğrudan bağlı bakır) işlemlerine doğrudan uygulanmasını sınırlandırır. Bu nedenle, alüminyum nitrür seramik bakır kaplı plakanın verimli hazırlama sürecini keşfetmek ve performansını optimize etmek mevcut araştırmanın odak noktası haline geldi.
Alüminyum nitrür DBC hazırlama prosesinin zorlukları ve çözümleri: Alüminyum nitrürün yüzey özellikleri bakırla doğrudan bağlanmayı zorlaştırır. Alüminyum nitrürün yüzeyindeki bakır ve bakır oksitlerin ıslanabilirliği, alüminyum nitrürün yüzeyinde yoğun ve düzgün bir alümina kompozit tabakası oluşturularak önemli ölçüde artırılabilir. DBC işlemi, bakır ve alüminanın ötektik bağlanmasını kullanır ve zincir fırın sinterlemesi yoluyla seramik ve bakır folyonun sağlam bağlanmasını gerçekleştirir.
AMB prosesinin tanıtımı ve avantajları: DBC prosesinin bir gelişimi olarak, AMB (Aktif metal sert lehimleme) prosesi, bir reaksiyon katmanı oluşturmak üzere seramik ile reaksiyona girmek üzere dolgu metalindeki aktif elementi (Ti gibi) kullanır. (TiN gibi) sıvı dolgu metali tarafından ıslatılabilir, böylece seramik ve bakır folyonun bağlanma kuvveti artar. AMB işlemi, aktif metalin oksidasyonunu önlemek için vakumlu sinterlemeyi gerektirir ve işlemin karmaşıklığı artmasına rağmen bağlama kuvveti daha güçlü ve güvenilirlik daha yüksektir.
DBC ve AMB işleminin karşılaştırılması: DBC işlemi tek adımlı bakır aşındırma kullanır, AMB işlemi ise bir adım bakır aşındırma ve bir adım TiN aşındırma işleminden oluşur, ikinci işlem daha zordur. Ancak AMB-AlN'nin bağlanma kuvveti DBC-AlN'ninkinden üstündür ve daha yüksek güvenilirlik ve performans gösterir.
Alüminyum nitrür seramik bakır kaplı plakanın performans optimizasyonu yönü: Güç yarı iletken cihazlarının gelişmesiyle birlikte, seramik bakır kaplı alt tabakanın performans gereksinimleri sürekli olarak gelişmektedir. Alüminyum nitrür seramiklerinin mukavemetinin arttırılması ve daha yüksek güvenilirlik, sıcaklık direnci ve akım taşıma kapasitesi elde etmek için hazırlama prosesinin daha da optimize edilmesi, sonraki araştırmaların önemli yönleridir.
Özetlemek gerekirse, alüminyum nitrür seramik bakır kaplı plakanın hazırlanma süreci, aktif metal lehimleme ve vakum sinterleme teknolojisinin tanıtılması yoluyla DBC'den AMB'ye evrim geçirmiş, alüminyum nitrür yüzey ıslanabilirliği problemini etkili bir şekilde çözmüş, bağlama kuvvetini önemli ölçüde geliştirmiştir. ve seramik ve bakır folyonun genel güvenilirliği. Bununla birlikte, güç yarı iletken cihaz teknolojisinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, seramik bakır kaplı alt tabakaların performans gereksinimleri de artmaktadır. Bu nedenle, gelecekteki araştırmalar, yüksek voltaj, yüksek akım ve yüksek frekanslı IGBT modülleri gibi yüksek performanslı güç yarı iletken cihazların paketleme ihtiyaçlarını karşılamak ve sürdürülebilir kalkınmayı teşvik etmek için hazırlık sürecini daha da optimize etmeye ve alüminyum nitrür seramiklerin mukavemetini artırmaya odaklanmalıdır. güç elektroniği teknolojisi.
