Kuprion:DBC AlN 系统热冲击循环次数达到 4000 次
行家说消息 由于产生高热量和升高的工作温度(大约 300oC),散热是大功率电子设备面临的主要挑战之一。直接键合铜 (DBC) 基板由氮化铝 (AlN) 或氮化硅 (SiN) 陶瓷组成,铜 (Cu) 直接键合到一侧或两侧,由于其高导热性 (200 W/ m*K 和 50 W/m*K),因此具有很高的散热能力。然而,要将铜牢固地粘附在这种陶瓷表面上,需要高达 1000oC 的高温工艺。
Cu (17 ppm) 与 AlN (4.5 ppm) 或 SiN (3 ppm) 之间的高热膨胀失配 (CTE) 会导致冷却时的高机械应力,这可能会在几个加热和冷却循环后导致开裂和故障. 大功率设备在其使用寿命期间通常会经历大量的热循环。因此,管理热失配是确保现场高可靠性和长寿命的一个极其重要的领域。
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虽然 SiN 的强度足以应对数千次热冲击循环,但其导热率比 AlN 低 5 倍。然而,AlN 比 SiN 更弱,容易屈服于机械应力并迅速断裂,这极大地限制了它的实用性。
Kuprion 的 ActiveCopperTM 材料提供了稳健且成本更低的解决方案。
Kuprion 设计的 ActiveCopperTM 烧结材料具有极高的导电性,高达 393 W/m*K,并且在低于 250o C 的温度下很容易直接与 AlN 和其他陶瓷结合。Kuprion 的创新 ActiveCopperTM 材料可以配制出与各种 CTE 值非常匹配的材料陶瓷和宽带隙 (WBG) 衬底,包括碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)。最近的测试结果显示出卓越的可靠性和性能,在空气中(-55o C 至 +150o C)经受了 4,000 多次热冲击循环而没有分层或空洞 (CSAM),创下 DBC AlN 的世界纪录。
Kuprion 的 ActiveCopperTM 配方可以使用标准的模板和丝网印刷技术以从 100 到至少 600 微米的各种厚度进行沉积。一旦固化,Kuprion 的 ActiveCopperTM 材料就会转化为块状铜,可以使用标准工业焊料和粘合剂轻松焊接或粘合。它甚至可以使用标准化学物质进行电镀和蚀刻。
Kuprion 的技术可降低处理温度并显着降低 DBC AlN 制造成本,为新的多芯片功率模块设计和新半导体封装的异构集成开辟了广泛的机会,并大大改善了工作特性。