這些年來，對于大功率電子產品的需求呈指數增長。如今隨著電動/混合動力汽車的快速增長，我們能看到需要更多的電子和電源模塊來滿足需求。然而，電動汽車/混合動力汽車并不是推動這種增長需求的唯一應用，鐵路牽引、風力渦輪機、光伏逆變器和電機驅動等其它主要應用也在推動需求的增長。

在應用要求極高，并且在必須應對高溫和惡劣條件的高電壓和高電流密度下運行。在高度可靠的功率模塊的關鍵部件之一是極其可靠的金屬陶瓷基板。用于這些應用的基材必須在電氣、熱、絕緣和運行過程中的機械性能。要擁有一個可靠的系統，你需要有兼容的互連和組裝材料，例如焊膏、燒結膏和引線鍵合等。

DBA、AMB和厚膜功率模塊基板的高溫熱循環性能，在這項工作中，已經評估和測試了一系列功率模塊基板候選材料的可靠性和性能，以用于峰值工作溫度為350℃的高溫功率模塊。陶瓷基板包括市售的鋁和銅DBC/DBA和AMB變體，以及使用漿料和陶瓷片制成的銅和銀厚膜印刷等效基板。

結果和失效分析表明，高溫性能（熱循環壽命）首先取決于金屬的初始延展性和加工硬化，然后是陶瓷材料的斷裂韌性，最后是結合機制。盡管厚膜基材的剝離強度是所有測試過的基材中最低的，發現熱循環性能與Si3N4銅AMB陶瓷基板大致相同，我們將其歸因于厚膜的多孔性質。目前正在開展工作以確定循環壽命與印刷厚膜厚度（高大370微米）的關系。

由于成本效益，氧化鋁金屬化陶瓷基板如直接銅鍵合基板，通常用于功率模塊制造。雖然它是一種更便宜的解決方案，但對于某些應用來說，它并不總是最好的，尤其是對于高功率模塊。基于氧化鋁的陶瓷基板難以利用寬帶隙半導體的全部功率。在這種情況下，需要優質的基板。

近年來，基于氮化硅的金屬陶瓷基板已用于功率模塊組裝，其優異的機械性能，如彎曲強度、斷裂韌性和導熱性，使氮化硅一個極具吸引力的解決方案，也適用于高度可靠、高功率密度的模塊底座。如今，氮化硅陶瓷基板是使用活性金屬釬焊（AMB）技術制造的。該技術使用填充銀和含鈦的釬焊膏，金屬和復雜的加工步驟推高了AMB陶瓷基板的價格，使其成為更昂貴的選擇。

如今開發了一種解決方案，可以解決前面描述的成本和性能障礙。它是一種成本效益高、可靠性高的無銀AMB銅鍵合技術，用于將氮化物陶瓷與銅箔接合。該材料是使用一種技術開發的，不需要使用昂貴的真空釬焊和更長的工藝時間。

   主要特征：

l 出色的可靠性和加工性（例如燒結、粘合、焊接……）

l 具有成本效益的Si3N4金屬陶瓷基板

l 啟用厚銅層

l 更薄的陶瓷與AIN可實現相同的熱

   反抗

u Si 3 N 4陶瓷的導熱系數：

u > 80 W/m?K

u > 60 W/m?K

是一種經濟高效的無銀AMB鍵合技術，適用于高端應用的金屬陶瓷基板，在成本降低是通過使用無銀釬焊技術和高效釬焊工藝來實現的。下圖顯示了熱沖擊性能。

20個單獨的測試布局在熱沖擊測試之前和之后的SAM圖片（液體到液體-65℃到+150℃）。8000次循環后沒有明顯的退化，紅色表示蝕刻的隔離槽，它是測試布局的一部分。如果銅和釬焊金屬之間因熱沖擊而分層，紅色凹槽會變寬，這表明含銀AMB技術類似的方式充分利用Si3N4陶瓷的機械強度。