隨著我國新能源汽車、高鐵、城市軌道交通以及智能電網(wǎng)的高速發(fā)展，對(duì)高壓大功率IGBT模塊的需求日益增長(zhǎng)。相較于其他應(yīng)用領(lǐng)域，車規(guī)級(jí) IGBT模塊對(duì)產(chǎn)品安全、可靠性提出耐高溫、散熱性優(yōu)、工作溫度范圍廣、使用壽命長(zhǎng)等更高要求。據(jù)報(bào)道，約70%的IGBT模塊失效歸因于散熱不良引起的鍵合線剝離或熔斷。芯片的散熱主要通過IGBT模塊中的陶瓷基板來實(shí)現(xiàn)，其作用是吸收芯片的產(chǎn)熱并傳導(dǎo)至熱沉上，從而實(shí)現(xiàn)芯片與外界之間的熱交換。閱讀本文前，歡迎識(shí)別二維碼加入艾邦IGBT/SiC產(chǎn)業(yè)鏈交流群。

覆銅陶瓷基板具有與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)，兼具出色的導(dǎo)電性能、絕緣性能、以及較高的機(jī)械強(qiáng)度?；钚越饘兮F焊（Active Metal Brazing,AMB）工藝是陶瓷覆銅板金屬化的重要生產(chǎn)工藝之一，主要是通過含有活性元素 Ti、Zr 的活性焊料，與陶瓷反應(yīng)生成能被液態(tài)釬焊料潤濕的反應(yīng)層，實(shí)現(xiàn)氮化硅等陶瓷與金屬銅之間焊接結(jié)合。AMB陶瓷基板具有良好的銅層結(jié)合能力、低熱阻、高導(dǎo)熱率和高可靠性，適用于高壓、高電流等大功率半導(dǎo)體的封裝，特別是新能源車中高壓架構(gòu)和快充模式的場(chǎng)景。

目前，高可靠 AMB 陶瓷覆銅基板仍舊依賴國外進(jìn)口，且多數(shù)都是整體（即氮化硅陶瓷板），氧銅板以活性釬料焊接好后的 AMB 陶瓷覆銅基板）直接進(jìn)口，國內(nèi)部分廠家已實(shí)現(xiàn)自主焊接。AMB 陶瓷基板的覆銅工藝存在較大的難度，主要體現(xiàn)在大多數(shù)釬料在陶瓷表面難以產(chǎn)生潤濕，因此釬焊材料是關(guān)鍵。

銀銅鈦（AgCuTi）活性釬料主要系含活性金屬鈦（Ti）的釬料，是常用的AMB活性焊料之一。AgCuTi 具有良好的潤濕性，能潤濕氧化物、碳化物、氮化物和碳基體。其熔點(diǎn)通常在780-800℃之間，具體取決于確切成分。

Ti 含量的控制是制備銀銅鈦（AgCuTi）活性釬料的關(guān)鍵因素之一，主要因?yàn)?Ti 含量的增加能夠帶來釬料活性的增加，但同時(shí)會(huì)帶來更多脆性金屬間化合物的生成從而使釬焊效果下降，且鈦是一種在高溫下非?；顫姷慕饘?，極容易氧化，制備成分均勻的銀銅鈦合金鑄錠及粒度超細(xì)的合金粉存在較大技術(shù)難度。

通過掌握的核心技術(shù)和工藝，將 Ti 含量控制在較好的水平，可制備均勻、一致的銀銅鈦合金鑄錠，通過非接觸真空氣霧化工藝可制備各種要求的粒度超細(xì)的金屬合金粉，實(shí)現(xiàn)在綜合考慮釬焊工藝和效果以及生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上最大化活性釬料的活度的目的，能在一定程度上有效解決 IGBT 大功率半導(dǎo)體器件的散熱問題。

當(dāng)前，用于 AMB 陶瓷基板生產(chǎn)的關(guān)鍵材料銀銅鈦（AgCuTi）半導(dǎo)體活性釬料因制備技術(shù)限制一直被國外壟斷，主要供應(yīng)商系東京焊接公司（Tokyo  Braze），國內(nèi)目前有浙江亞通新材料股份有限公司等。不過，近年來，我國針對(duì)新材料行業(yè)頒布了一系列法律法規(guī)和行業(yè)政策，持續(xù)支持新材料行業(yè)的研發(fā)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)化，大力發(fā)展釬焊材料、貴金屬催化劑、高性能金屬合金粉等先進(jìn)材料行業(yè)。我國將有望進(jìn)一步解決IGBT用銀銅鈦（AgCuTi）等先進(jìn)材料卡脖子問題。