مع التطور السريع لتكنولوجيا الطاقة الإلكترونية، وخاصة التطبيق الواسع لأجهزة أشباه موصلات الطاقة مثل وحدات IGBT ذات الجهد العالي والتيار العالي والتردد العالي، تم طرح متطلبات أكثر صرامة للركائز المغطاة بالنحاس الخزفي. كنوع من المواد الخزفية ذات الموصلية الحرارية العالية، وثبات العزل الكهربائي المنخفض والخواص الميكانيكية الجيدة، يعد نيتريد الألومنيوم (AlN) خيارًا مثاليًا لإعداد ركائز السيراميك المطلية بالنحاس عالية الأداء. ومع ذلك، فإن الخصائص السطحية لركيزة نيتريد الألومنيوم تجعل من الصعب على النحاس وأكاسيد النحاس أن تتبلل وتنتشر عليها، مما يحد من تطبيقها المباشر على عمليات DBC (النحاس المرتبط المباشر). لذلك، أصبح استكشاف عملية التحضير الفعالة للوحة المكسوة بالنحاس والسيراميك ونيتريد الألومنيوم وتحسين أدائها محور البحث الحالي.

التحديات والحلول لعملية تحضير نيتريد الألومنيوم DBC: الخصائص السطحية لنتريد الألومنيوم تجعل الترابط المباشر مع النحاس أمرًا صعبًا. يمكن تحسين قابلية بلل النحاس وأكاسيد النحاس على سطح نيتريد الألومنيوم بشكل كبير من خلال تكوين طبقة مركبة كثيفة وموحدة من الألومينا على سطح نيتريد الألومنيوم. تستخدم عملية DBC الترابط سهل الانصهار بين النحاس والألومينا، وتحقق الترابط القوي بين السيراميك ورقائق النحاس من خلال تلبيد الفرن المتسلسل.

مقدمة ومزايا عملية AMB: كتحسين لعملية DBC، تستخدم عملية AMB (النحاس النشط للمعادن) العنصر النشط في معدن الحشو (مثل Ti) للتفاعل مع السيراميك لتوليد طبقة التفاعل (مثل TiN) التي يمكن ترطيبها بواسطة معدن الحشو السائل، وبالتالي تعزيز قوة ربط رقائق السيراميك والنحاس. تتطلب عملية AMB التلبيد الفراغي لمنع أكسدة المعدن النشط، وعلى الرغم من زيادة تعقيد العملية، إلا أن قوة الربط أقوى والموثوقية أعلى.

مقارنة بين عملية DBC وAMB: تستخدم عملية DBC النقش على النحاس بخطوة واحدة، بينما تتكون عملية AMB من النقش على النحاس بخطوة واحدة ونقش TiN بخطوة واحدة، وتكون العملية الأخيرة أكثر صعوبة. ومع ذلك، فإن قوة الربط لـ AMB-AlN تتفوق على قوة الربط لـ DBC-AlN، مما يظهر موثوقية وأداء أعلى.

اتجاه تحسين الأداء للوحة المغطاة بالنحاس والسيراميك من نيتريد الألومنيوم: مع تطور أجهزة أشباه موصلات الطاقة، تتحسن متطلبات أداء الركيزة الخزفية المغطاة بالنحاس باستمرار. يعد تحسين قوة سيراميك نيتريد الألومنيوم وتحسين عملية التحضير لتحقيق موثوقية أعلى ومقاومة درجات الحرارة والقدرة الاستيعابية الحالية من الاتجاهات المهمة للبحث اللاحق.

لتلخيص ذلك، شهدت عملية إعداد لوحة النحاس المكسوة بالسيراميك من نيتريد الألومنيوم تطورًا من DBC إلى AMB، من خلال إدخال تقنية اللحام بالنحاس النشط وتلبد الفراغ، مما أدى بشكل فعال إلى حل مشكلة قابلية بلل سطح نيتريد الألومنيوم، وتحسين قوة الترابط بشكل كبير والموثوقية الشاملة للسيراميك ورقائق النحاس. ومع ذلك، مع التقدم المستمر في تكنولوجيا أجهزة أشباه موصلات الطاقة، تتزايد أيضًا متطلبات أداء الركائز الخزفية المغطاة بالنحاس. لذلك، يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على زيادة تحسين عملية التحضير وتحسين قوة سيراميك نيتريد الألومنيوم لتلبية احتياجات التعبئة والتغليف لأجهزة أشباه موصلات الطاقة عالية الأداء مثل وحدات IGBT ذات الجهد العالي والتيار العالي والتردد العالي، وتعزيز التنمية المستدامة. تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة.