AMB工藝我們之前為大家介紹了很多,其成熟的基材為氧化鋁基片、氮化鋁基片和氮化硅基片,而在近期展會上,看到了一款A(yù)MB金剛石覆銅板,基材采用金剛石,雙面覆銅,形成一個三明治結(jié)構(gòu)。
在目前所知的物質(zhì)中,金剛石是現(xiàn)存自然界中導(dǎo)熱率最高的材料,可達(dá)1000~2000W/(m·K),此外,它還具有高電阻率和高擊穿場強(qiáng)、低介電常數(shù)、低熱膨脹等特點(diǎn),因此在電子封裝領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
據(jù)資料介紹,這款A(yù)MB金剛石覆銅板產(chǎn)品金剛石通過與具有良好機(jī)械性能的銅復(fù)合,實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱,綜合熱導(dǎo)率達(dá)500~1800W/(m·K)、熱膨脹系數(shù)可調(diào)(3~6×10-6/K),高強(qiáng)度,絕緣性好,體積電阻率(20℃)≥5×1013Ω·cm,可鍍性好,表面易鍍鎳、金,其熱膨脹系數(shù)與導(dǎo)熱率具有可設(shè)計性等特點(diǎn)??蓱?yīng)用于光通訊、芯片散熱、新能源汽車、5G基站、大功率電子器件、航天航空等領(lǐng)域。
第三代半導(dǎo)體(GaN和SiC等)的崛起和發(fā)展推動了功率器件尤其是半導(dǎo)體器件不斷走向大功率、小型化、集成化和多功能方面前進(jìn),隨著集成度的提高和體積的縮小,其單位體積內(nèi)的功耗不斷增大,導(dǎo)致熱量增加和溫度急劇上升。散熱已成為阻礙大功率電子器件發(fā)展的瓶頸問題。在散熱基板方面,大功率元件和系統(tǒng)迫切需求與之配套的熱管理材料有導(dǎo)熱性能、與半導(dǎo)體芯片材料(Si或GaAs)相匹配的熱膨脹系數(shù)、足夠的剛度和強(qiáng)度,以及更低的成本。
早在六十年代,就已經(jīng)開始了用金剛石作散熱材料的嘗試。金剛石是一種具有極高導(dǎo)熱性能和硬度的材料,常被用于高功率密度、高頻率電子器件的散熱,是極具發(fā)展?jié)摿Φ臒峁芾聿牧稀?span style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;letter-spacing: 0.578px">金剛石用作熱沉材料主要有兩種形式,即金剛石薄膜和將金剛石與銅、鋁等金屬復(fù)合。
金剛石與銅有一些相一致的性能,例如都具有高的熱導(dǎo)率(銅的熱導(dǎo)率397W/(m·K)),相近的晶格常數(shù),銅的晶格常數(shù)為0.361nm,金剛石為0.357nm,但也存在一些問題,例如熱膨脹系數(shù)相差很大,結(jié)合力不好(銅與碳相互不浸潤,銅不熔于金剛石)等問題,在制作時候借助中間層(Ti-Pt-Au,Ti,Mo及Ta等)解決結(jié)合力問題。
除了金瑞欣AMB工藝制作,金剛石封裝基板的制作工藝是:先將金剛石表面清洗干凈后烘干,再在其表面先用磁控濺射鍍膜一層金屬鈦,再鍍膜一層金屬銅,保證金剛石基板與金屬的結(jié)合力,然后經(jīng)過線路曝光、顯影、電鍍、蝕刻,形成電路圖形,其中還要克服了加工過程中金剛石高硬度的負(fù)面影響,保障金剛石封裝基板的性能。
當(dāng)然,金剛石也具有價格高和加工難度大的缺點(diǎn)。不過,隨著未來技術(shù)的不斷突破,金剛石的潛力將有望逐漸得到釋放,并在半導(dǎo)體封裝材料中占據(jù)一席之地。