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AMB基板将成为大功率IGBT和第三代半导体模块封装核心需求

1815 2022-01-06
amb基板

                                         AMB基板将成为大功率IGBT和第三代半导体模块封装核心需求

大功率IGBT和第三代半导体封装基板是用DBC基板好呢还是用AMB基板好,AMB基板具有更好导热性能的同时,热循环非常好,热阻小,可以成载更大电流和电压等。未来amb陶瓷基板将成为大功率IGTB和第三代半导体模块封装基板的“香饽饽”。

一,目前DBC基板有用在电力电子模块中

DBC(Direct Bonding Copper,直接覆铜法)基板在电力电子模块技术中,主要是作为各种芯片(IGBT芯片、Diode芯片、电阻、SiC芯片等)的承载体,DBC基板通过表面覆铜层完成芯片部分连接极或者连接面的连接,功能近似于PCB板,同时DBC基板还与散热基板相连,最终把整个模块的热量散发出去;

AMB成为大功率IGBT和第三代半导体模组的新趋势和核心原因。

       1从性能来看

优异性能:以AMB SiN基板为例:

a.AMB氮化硅具有高的热导率:一方面,AMB氮化硅基板具有较高的热导率(>90W/mK),厚铜层(达800μm)还具有较高热容量以及传热性;另一方面,活性金属钎焊技术,可将非常厚的铜金属(厚度可达0.8mm)焊接到相对较薄的氮化硅陶瓷上。因此,载流能力较高,而且传热性也非常好。客户可自定义产品布局,这一点类似于PCB电路板;

b.AMB氮化硅具有低热膨胀系数:氮化硅陶瓷的热膨胀系数(2.4 ppm/K)较小,与硅芯片(4 ppm/K)接近,具有良好的热匹配性。因此,AMB氮化硅基板,非常适用于裸芯片的可靠封装,封装后的组件不容易在产品的生命周期中失效;

氮化硅陶瓷基板.jpg

2,从技术原理角度看:

技术原理:AMB技术是指,在800℃左右的高温下,含有活性元素Ti、Zr 的AgCu焊料在陶瓷和金属的界面润湿并反应,从而实现陶瓷与金属异质键合的一种工艺技术。AMB陶瓷基板,一般是这样制作的:首先通过丝网印刷法在陶瓷板材的表面涂覆上活性金属焊料,再与无氧铜层装夹,在真空钎焊炉中进行高温焊接,然后刻蚀出图形制作电路,最后再对表面图形进行化学镀;

2,应用范围不断扩大

       应用范围不断扩大:AMB(活性金属钎焊技术)是在DBC技术的基础上发展而来的,相比于传统的DBC基板,采用AMB工艺制备的陶瓷基板,不仅具有更高的热导率、更好的铜层结合力,而且还有热阻更小、可靠性更高等优势;目前,高铁上的大功率器件控制模块中AMB基板逐渐成为主流应用;另外,在风能、光伏、电动汽车也开始得到越来越多的应用,而在第三代半导体中,针对SiC基/GaN基三代半导体器件高频、高温、大功率的应用需求,为实现大功率电力电子器件高密度三维模块化封装,DBC基板无法满足需求,AMB更是首选的模块封装材料;另外,据产业链调研,AMB技术也将应用于激光雷达等领域,应用范围不断逐渐扩大;

大功率陶瓷覆铜板.jpg

国外市场如火如荼,国内市场一片“蓝海”

       1,AMB基板国外市场竞争情况:

       AMB高可靠技术仍主要掌握在日本厂商手中:由于该方法成本较高、合适的焊料较少、焊料对于焊接的可靠性影响较大,只有日本几家公司掌握了高可靠活性金属焊接技术;例如,日本京瓷采用活性金属焊接工艺制备出了氮化硅陶瓷覆铜基板,其耐温度循环(-40~125 ℃)达到5000 次,可承载大于300 A 的电流,已用于电动汽车、航空航天等领域;        另外上海申合热磁,是日本FerroTec(富乐德)集团在上海的子公司,主要从事半导体热电制冷材料、覆铜陶瓷基板、电力电子模块、NC数控机床系列产品、半导体设备洗净工程、单晶硅片加工生产等新型材料的开发研究和生产销售的高科技公司。主导产品陶瓷覆铜基板(DBC)和温差电致冷材料属于上海市重点发展的新材料工业,其目前DBC基板营收已经超过5亿,并且正在积极拥抱AMB基板,明年相当部分产能将会转做AMB基板。

      2,AMB基板市场空间快速增长,据我们测算,不考虑激光雷达等其他领域,仅在IGBT和SIC领域来看,2018年斯达收入6.75亿,采购4890万的的DBC基板,2021年预计全球500亿IGBT市场,合计需求接近40亿的DBC基板;预计2025年全球1000亿IGBT/SIC市场,国内500亿。假设AMB渗透率达到50%,且价格假设是DBC的2倍(当前价格差数倍,考虑规模量产后价差缩小),则对应2025年全球和国内AMB基板分别为80亿元、40亿元。

     更多AMB陶瓷基板可以咨询金瑞欣特种电路,未来第三代半导体和大功率IGBT封装对AMB陶瓷基板需求大。金瑞欣在AMB陶瓷基板研发制作的道理上已经很成熟,目前amb陶瓷基板以氮化铝陶瓷基覆铜板和氮化硅陶瓷基覆铜板为主,导热性好、结合力强、热循环性好、热阻小、载流量大,稳定性和可靠性强,欢迎咨询。

 

    

 

 


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