СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 P, T AlN AlN Cu Cu Припой (Ti) Припой (Ti) Припой (Ti) Cu Cu CuAl 2 O 4 CuAl 2 O 4 Al 2 O 3 Al 2 O 3 AlN AlN Cu Cu Cu Cu CuO CuO P, T CuAl 2 O 4 CuAl 2 O 4 Al 2 O 3 Al 2 O 3 Cu Cu Cu Cu CuO CuO P, T Слой оксида меди (II) на поверхности медной фольги формируется с помо- щьюнагрева или химических реакций. Для того чтобы обеспечить однород- ность соединения, поверхность меди должна быть очищена от загрязнений путём травления в растворе азотной или серной кислоты, после чего промы- та от остатков травления дистиллиро- ванной водой. Поверхность керамики перед соединением также необходимо очистить пескоструйной обработкой. После чего необходимо максималь- но плотно (с давлением 2–5 МПа/см 2 ) и с одинаковым усилием по всей площа- ди прижать окисленную поверхность меди к керамической подложке и обе- спечить условия для образования эвтек- тического сплава алюмомедной шпи- нели (выдержать в течение 10 минут при температуре 1065 ° С), который при остыванииформирует прочное соеди- нение (см. рис. 1). Однако за счёт рассо- гласования ТКЛР соединяемых матери- алов меди (16,8 × 10 –7 ° С –1 ) и различных видов керамики (4,5 × 10 –7 ° С –1 – у алю- монитридной и 8,0 × 10 –7 ° С –1 – у алюмо- оксидной) при быстром остывании воз- можно отслоение меднойфольги из-за ещё не укреплённой связи. Поэтому после образования эвтектического рас- плава дальнейшее охлаждение должно проходить максимально плавно со ско- ростью не более 5 ° С/мин до 60 ° С [1]. Во избежание сильного окисления медной фольги данный процесс про- водится в инертной среде (азот, аргон). Для более качественного соединения необходимо, чтобышероховатость сое- диняемых поверхностей меди и керами- ки соответствовала 9-му классу чистоты обработки поверхности, которыйфор- мируется механической или химиче- ской обработкой этих поверхностей. В случае использования более тепло- проводящей керамики – алюмони- тридной (AlN) – на её поверхности необходимо сформировать терми- ческим или химическим путём тон- кий слой (толщиной 1–2 мкм) окси- да алюминия (Al 2 О 3 ) и уже с этим сло- ем создавать эвтектический сплав с CuO (см. рис. 2). При этом поверх- ность алюмонитридной подложки так- же должна быть предварительно очи- щена от загрязнений и иметь шерохо- ватость поверхности 9-го класса. При такой технологии металлиза- ция имеет высокую адгезию к керами- ке и определяется прочностью соеди- нения алюмомедной шпинели, которая выдерживает большие температурные циклы [2]. Проводимость полученного слоя металлизации определяется каче- ством медной фольги, которая, как пра- вило, изготавливается из бескислород- ной меди. Т ЕХНОЛОГИЯ AMB AMB-технология является дополнени- емDBC-технологии и призвана решать проблему рассогласования ТКЛР кера- мики и меди с помощью промежуточ- ных слоёв, которые амортизируют возникающие напряжения в соедине- нии при температурных колебаниях, что позволяет повысить адгезионную стойкость. Данная технология предпо- лагает формирование на поверхности керамики тонкого подслоя из актив- ных металлов или их смесей (см. рис. 3). Для этих целей используются золото, серебро, медь, титан, алюминий, цир- коний и платина [1]. Естественно, что каждый дополнительный подслой име- ет своё тепловое сопротивление, кото- рое снижает эффективность отвода теп- ла. Из-за этой особенности технологию AMB чаще всего применяют для метал- лизации подложек из алюмонитрида, так как эта керамика обладает большей теплопроводностью, чем алюмооксид- ная, что отчасти и компенсирует тепло- вое сопротивление, создаваемое этим дополнительным подслоем. К тому же производители стараются, по возмож- ности, создавать подслои как можно тоньше. Обычно они имеют толщи- ну не более 15 мкм и создаются путём различных напылений или вжиганием специальных паст или припоев. Нали- чие в припойном слое пузырей – одна из основных причин локального пере- грева термически нагруженных компо- нентов и выхода их из строя. Различ- ные источники регламентируют макси- мальное содержание пузырей (каверн) в паяном соединении (не более 5% от общей площади соединения, при том что максимальная площадь любого из Рис. 1. Принцип DBC-технологии на алюмооксидной керамике Рис. 2. Принцип DBC-технологии на алюмонитридной керамике Рис. 3. Принцип AMB-технологии на примере алюмонитридной керамики