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什么是AMB陶瓷基板？
在了解AMB陶瓷基板之前，我們要先了解一下陶瓷覆銅基板。
陶瓷覆銅基板是在陶瓷基片上通過(guò)不同工藝實(shí)現(xiàn)銅板和陶瓷基片的鍵合，從而獲得一種兼具陶瓷和金屬銅優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合金屬陶瓷基板，同時(shí)具有優(yōu)異的熱性能、電性能、力學(xué)性能以及易裝配等特點(diǎn)。陶瓷覆銅板可通過(guò)刻蝕形成各種布線電路，廣泛應(yīng)用于功率模塊封裝中。陶瓷覆銅基板工藝主要有DBC法、活性金屬焊接（AMB）法、直接電鍍銅（DPC）法和激光火花金屬（LAM）法等。
DBC陶瓷基板是在1000℃以上的高溫條件下，在含氧的氮?dú)庵屑訜幔广~箔和陶瓷基板通過(guò)共晶鍵合的方式牢固結(jié)合在一起，其鍵合強(qiáng)度高且具有良好的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性。
DBC工藝流程圖
AMB陶瓷基板是DBC工藝的進(jìn)一步發(fā)展，該工藝通過(guò)含有少量稀土元素的焊料來(lái)實(shí)現(xiàn)陶瓷基板與銅箔的連接，其鍵合強(qiáng)度高、可靠性好。該工藝相較于DBC工藝鍵合溫度低、易操作。
AMB工藝流程如下：首先，在潔凈的陶瓷基板上涂覆一層薄薄的焊料，隨后將銅箔貼合在焊料上并放置在800℃至950℃的真空環(huán)境下使焊料熔化，待焊料冷卻后即可形成穩(wěn)固的連接。接下來(lái)，通過(guò)濕法刻蝕技術(shù)制作金屬圖案以滿足大功率器件的電氣連接需求。AMB工藝具有設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、高可靠性、不受陶瓷基板限制等優(yōu)點(diǎn)，是在大功率器件的應(yīng)用中最具發(fā)展?jié)摿Φ慕饘倩に嚒?/p>
鑒于常規(guī)金屬與陶瓷基板間的潤(rùn)濕性較差，通常使用活性金屬焊料改善潤(rùn)濕性以提高接頭強(qiáng)度�；钚越饘俸噶鲜侵钢辽俸幸环N活性金屬元素的焊料，當(dāng)前主要活性元素為Ti及鑭系元素。AMB工藝中常用的活性焊料主要包括Sn-Ag-Ti和Ag-Cu-Ti體系，其中Ti作為活性金屬增強(qiáng)焊料與陶瓷間的潤(rùn)濕性，Sn和Ag則起到降低熔點(diǎn)以及提高接頭的導(dǎo)熱性能的作用。
AMB工藝流程圖
與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，AMB陶瓷基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合，因此其結(jié)合強(qiáng)度更高，可靠性更好。
AMB陶瓷載板的熱導(dǎo)率通常高于傳統(tǒng)的DBC陶瓷載板，能夠更有效地傳導(dǎo)和散發(fā)熱量。例如，氮化硅（Si3N4）基板的熱導(dǎo)率可以達(dá)到90W/（m·K）以上。此外，AMB陶瓷載板的機(jī)械強(qiáng)度高，能夠承受高機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)具有良好的抗熱沖擊性能，使其在溫度變化劇烈的環(huán)境中也能保持穩(wěn)定性能。除上述優(yōu)點(diǎn)以外，AMB陶瓷載板還能夠承受高電壓，適合對(duì)導(dǎo)熱和絕緣性能有嚴(yán)格要求的應(yīng)用。
新能源汽車、軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、光伏、5G通信等對(duì)性能要求苛刻的電力電子及大功率電子模塊對(duì)AMB陶瓷覆銅板需求巨大。氮化硅AMB基板結(jié)合的機(jī)械性能具有優(yōu)異的耐高溫性能、散熱特性和超高的功率密度，使其成為汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)、牽引系統(tǒng)和高壓直流傳動(dòng)裝置等領(lǐng)域的首選材料，
新能源大廠為何錨定AMB陶瓷基板？
這要先從碳化硅登上舞臺(tái)開始說(shuō)起。
自2021年特斯拉宣布旗艦車型Model3搭載碳化硅功率器件后，碳化硅便開啟了急速上車之路。國(guó)內(nèi)，比亞迪已在碳化硅方面取得重大技術(shù)突破，比亞迪漢、唐四驅(qū)等旗艦車型上已大批使用碳化硅模塊，蔚來(lái)旗下ET7、ES7、ES8、EC7等車型也已經(jīng)用上碳化硅電驅(qū)系統(tǒng)，小鵬旗下G9亦采用了碳化硅器件。
為了實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充，進(jìn)一步提高充電功率、縮短充電時(shí)間，絕大多數(shù)的主流車企選擇高壓快充方案，將電壓平臺(tái)從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平，特別是800V高壓快充。
那么，伴隨新能源汽車技術(shù)向800V電壓平臺(tái)的轉(zhuǎn)型升級(jí)（如特斯拉Model3、比亞迪漢、蔚來(lái)ET7等），電壓的提升也就意味著電動(dòng)汽車所有的高壓元器件及管理系統(tǒng)都要提高標(biāo)準(zhǔn)，“首當(dāng)其沖”的就是主驅(qū)逆變器。
逆變器作為把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備，若提高逆變器的支持電壓，則相應(yīng)的充電時(shí)逆變器產(chǎn)生的熱量會(huì)變多，那么就需要解決逆變器中IGBT模塊的散熱問(wèn)題，這是提高充電效率的關(guān)鍵問(wèn)題。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊作為電力電子設(shè)備中的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。AMB陶瓷載板能夠提供優(yōu)異的散熱性能和高機(jī)械強(qiáng)度，確保IGBT模塊在高功率和高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，日本京瓷該產(chǎn)品采用活性金屬焊接工藝將多層無(wú)氧銅與氮化硅陶瓷鍵合，同時(shí)采用銅柱焊接實(shí)現(xiàn)垂直互聯(lián)，其耐溫度循環(huán)（-40~125℃）達(dá)到5000次，可承載大于300A的電流，對(duì)IGBT模塊小型化、高可靠性等要求有較好的促進(jìn)作用，已成功應(yīng)用于電動(dòng)汽車和航空航天領(lǐng)域。
在AMB陶瓷基板中，SiC最優(yōu)秀的合作伙伴自然是AMB-Si3N4基板。主驅(qū)逆變器功率模塊正逐步由硅基模塊轉(zhuǎn)向SiC模塊，也推動(dòng)了AMB-Si3N4基板市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)。
Si3N4陶瓷具有更高的熱導(dǎo)率（商用產(chǎn)品的典型值在80到90W/mK），和氧化鋁基板或ZTA基板相比、擁有三倍以上的熱導(dǎo)率，熱膨脹系數(shù)（2.4ppm/K）較小，與半導(dǎo)體芯片（Si、SiC）接近，具有良好的熱匹配性。此外，氮化硅具有優(yōu)異的機(jī)械性能（兼顧高彎曲強(qiáng)度和高斷裂韌度，和氧化鋁基板或氮化鋁基板相比，約有兩倍以上的抗彎強(qiáng)度），因此具有極高的耐冷熱沖擊性（極高可靠性），可將非常厚的銅金屬（厚度可達(dá)800μm）焊接到相對(duì)較薄的氮化硅陶瓷上。因此，載流能力較高，而且傳熱性也非常好。
主驅(qū)逆變器選用AMB-Si3N4基板用于SiC功率模塊封裝，支持800V高壓平臺(tái)下＞500W/cm²的功率密度，熱阻低至0.5K/W，顯著降低芯片結(jié)溫（降幅達(dá)20℃）。如特斯拉Model3、比亞迪漢、蔚來(lái)ET7等等車型采用AMB-Si3N4基板。
800V高壓平臺(tái)在新能源汽車是大勢(shì)所趨，碳化硅搭上順風(fēng)車一騎絕塵，AMB陶瓷基板憑借其優(yōu)異耐高溫性能、散熱特性、超高的功率密度和碳化硅絕妙搭配，自然會(huì)深受新能源汽車廠商的喜愛。
參考來(lái)源：
[1]陶瓷基板、百能云板、華夏氣候、中國(guó)粉體網(wǎng)、頂立科技
[2]黃富等，電子封裝陶瓷基板及其金屬化工藝
[3]陸琪等，陶瓷基板研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
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