在現(xiàn)代電子封裝領(lǐng)域，氮化硅（Si?N?）AMB陶瓷覆銅基板憑借其卓越的熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)以及優(yōu)異的電氣絕緣性能，逐漸成為高端電子設(shè)備的關(guān)鍵材料。然而，銅/陶瓷界面的空洞率問(wèn)題卻成為了制約其產(chǎn)品可靠性的核心瓶頸。高空洞率區(qū)域不僅會(huì)導(dǎo)致界面剝離強(qiáng)度顯著下降，還可能引發(fā)局部放電隱患，嚴(yán)重?fù)p害基板的電氣性能與長(zhǎng)期服役可靠性，尤其是在高溫、大電流等嚴(yán)苛工況下。因此，將界面空洞率降至最低，甚至趨近于零，已成為保障基板質(zhì)量的關(guān)鍵目標(biāo)，下面由深圳金瑞欣小編來(lái)講解一下：

空洞成因的深度解析

1、原料表面瑕疵

陶瓷、無(wú)氧銅及焊片表面的劃痕、凹坑、氧化或有機(jī)污染等問(wèn)題，猶如隱形的“陷阱”，阻礙了焊料的潤(rùn)濕鋪展，為界面空洞的形成埋下了隱患。這些微小的瑕疵在焊接過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致焊料無(wú)法充分覆蓋，從而形成空洞。

2、活性元素失活

焊料中的關(guān)鍵活性元素鈦（Ti）極為敏感，極易在氧化環(huán)境中失去活性。若真空釬焊環(huán)境的真空度不足（需優(yōu)于10?3 Pa），Ti的活性將被削弱，焊料便無(wú)法有效潤(rùn)濕陶瓷，進(jìn)而引發(fā)大面積虛焊、漏焊現(xiàn)象，直接導(dǎo)致空洞的產(chǎn)生。

3、釬焊工藝失當(dāng)

Ag-Cu-Ti焊料需要在800℃以上的高溫條件下才能有效潤(rùn)濕Si?N?表面。若焊接溫度過(guò)低或保溫時(shí)間過(guò)短，Ti與陶瓷的反應(yīng)將不充分，焊料的潤(rùn)濕性也會(huì)大打折扣，從而導(dǎo)致空洞的形成。

4、焊膏印刷缺陷

在大面積焊膏印刷過(guò)程中，漏印、不均勻等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。當(dāng)焊料熔化后，若未能完全覆蓋這些缺陷區(qū)域，便會(huì)在基板內(nèi)部形成直接空洞。

5、焊膏揮發(fā)與放氣

釬焊過(guò)程中，焊膏的揮發(fā)氣體以及助焊劑中有機(jī)酸與金屬氧化物反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，可能會(huì)被助焊劑包裹，或者滯留在界面處。如果這些氣泡未能及時(shí)排出，在焊料凝固后便會(huì)形成空洞。

6、降低空洞率的有效策略

1、基礎(chǔ)保障：嚴(yán)格表面處理與高真空環(huán)境

對(duì)Si?N?陶瓷和銅片進(jìn)行徹底的除油、除氧化處理，是確保焊接質(zhì)量的前提。同時(shí)，必須提供并維持真空度優(yōu)于10?3 Pa的高真空釬焊環(huán)境，以防止Ti氧化失活，從而為后續(xù)的焊接工藝奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2、核心要素：優(yōu)化釬焊壓力

研究表明，釬焊壓力是影響空洞率的最主要工藝參數(shù)之一。增大壓力不僅能促進(jìn)母材與焊料的緊密接觸，加速接觸反應(yīng)熔化，還能增強(qiáng)熔化焊料的流動(dòng)性，有效擠出界面氣體，從而顯著減少空洞的形成。這一結(jié)論在張義政等人的AMB工藝研究以及賈耀平等人的真空共晶焊接研究中均得到了證實(shí)。

3、氣氛探索：惰性氣體輔助

在微波模塊焊接中，真空+氮?dú)饣旌蠚夥障噍^于單純真空環(huán)境，能夠更有效地降低空洞率。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)AMB工藝具有重要的啟發(fā)意義。然而，需要注意的是，在高溫條件下，氮?dú)饪赡軙?huì)與Ti發(fā)生反應(yīng)，因此氦氣、氬氣等惰性氣體或許會(huì)是AMB工藝中更安全的選擇。

現(xiàn)狀與未來(lái)方向

目前，銀銅鈦焊膏因其工藝簡(jiǎn)單、成本低、易儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，依然是國(guó)內(nèi)AMB工藝的主流選擇。然而，針對(duì)焊膏焊接過(guò)程中空洞率的降低措施，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)鮮有深入報(bào)道。這無(wú)疑也成為了未來(lái)工藝突破的重要方向之一。

總結(jié)

攻克Si?N?-AMB基板銅/陶瓷界面空洞難題，需要從原料表面質(zhì)量管控、高真空環(huán)境保障、精確優(yōu)化釬焊壓力（作為關(guān)鍵抓手）以及探索惰性氣體輔助等方面協(xié)同發(fā)力。唯有將界面空洞率降至最低，甚至趨近于零，才能確保基板在嚴(yán)苛工況下的高可靠運(yùn)行，從而推動(dòng)國(guó)產(chǎn)高端陶瓷基板的技術(shù)突圍，助力我國(guó)電子封裝行業(yè)邁向更高水平。

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