隨著絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是否實現電能轉換和控制最先進的電力電子器件，大規(guī)模應用于電動汽車、電力機車、智能電網等領域。氮化鋁陶瓷基板具有陶瓷的高導熱性、高絕緣性、高機械強度、低膨脹等特性，又具有無氧銅高導電性及優(yōu)異焊接性能，是IGBT模塊封裝最關鍵的基礎材料。

  由于高壓大功率采用IGBT模塊技術門檻較高難度也大，特別是要求封裝材料這一塊散熱性能要好、可靠性更高、載流量更大。高壓大功率IGBT模塊所產生的熱量主要是通過陶瓷基板傳導到外殼而散發(fā)出去，因此陶瓷基板死電力電子領域中功率模塊封裝的不可或缺的關鍵基礎材料。

  IGBT具有氮化鋁陶瓷基板的高導熱性、高電絕緣性、高機械強度、低膨脹等特性，并且像pcb線路板一樣刻蝕出各種圖形，氮化鋁陶瓷基板上集合了功率電子封裝材料所具有的各種優(yōu)點：

1. 陶瓷部分具有優(yōu)良的導熱耐壓特性；

2. 銅導體部分具有極高的載流能力；

3. 金屬和陶瓷間具有較高的附著強度和可靠性；

4. 便于刻蝕圖性。形成電路基板；

5. 焊接性能優(yōu)良，適用于鋁絲鍵合；

  陶瓷基板材料的性能是氮化鋁陶瓷基板性能決定因素。因此，已有應用作為陶瓷基板材料共有三種陶瓷，分別是氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板、氮化硅陶瓷基板。

氧化鋁陶瓷基板是最常用的陶瓷基板，因為它具有絕緣性、化學穩(wěn)定性、力學性能及低的價格，但是氧化鋁陶瓷基板相對低的熱導率、硅的熱膨脹系數匹配不好。作為高功率模塊封裝材料氧化鋁材料應用不容樂觀。

氮化鋁陶瓷基板在熱特性方面具有非常高的熱導率、散熱快，在應用方面，熱膨脹系數和硅接近，因為整個模塊內部應力比較低，提高了高壓IGBT模塊的可靠性。這些優(yōu)勢的性能都使得氮化鋁陶瓷基板成為高壓IGBT模塊封裝首選。

一、直接鍍銅工藝（DPC）制備氮化鋁陶瓷基板研究

  所謂dpc技術，主要是指在含氧的氮氣中以1063℃左右高溫加熱，氧化鋁或氮化鋁陶瓷表面直接鍍一層。但有氮化鋁是一種非氧化物陶瓷，鍍層金箔的關鍵使其表面形成氧化物過渡層，然后通過上述過渡層與Cu箔敷合實現AlN與Cu箔的敷合。

  陶瓷與金界面結合緊密，甚至結構致密。陶瓷晶粒大約為1-5μm，與金之間存在8-10微米的過渡層。該過渡層結構致密，晶粒約為3-5μm，但是晶粒間存在不連貫的微裂紋，陶瓷表面致密，沒有氣孔存在。表面顆粒凹凸不平，可能是拉開時裂紋沿晶界擴展，部分顆粒在銅上部分顆粒在陶瓷上導致。

 二、活性金屬焊接工藝(AMB)制備氮化鋁陶瓷基板研究

活性焊銅工藝是dpc工藝技術的進一步發(fā)展，在利用材料只含有少量活性元素及陶瓷反應生成能被液態(tài)釬料潤濕的反應層，從而實現陶瓷與金屬接合的一種方法。AMB基板是靠陶瓷與活性金屬焊膏在高溫下進行化學反應來實現結合，因此其結合強度更高，可靠性更好。 

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