AMB陶瓷基板：陶瓷与金属的完美结合

AMB（Active Metal Brazing）即活性金属钎焊法，这是一种在DBC技术的基础上发展而来的将陶瓷与金属封接的方法。

相比于传统的DBC基板，采用AMB工艺制备的陶瓷基板，不仅具有更高的热导率、更好的铜层结合力，而且还有热阻更小、可靠性更高等优势；此外，因其加工过程能在一次升温中完成，操作简便、时间周期短、封接性能好并且对陶瓷的适用范围广，所以该工艺在国内外发展较快，成为了电子器件中常用的一种方法。

AMB是在钎料中加入活性元素，通过化学反应在陶瓷表面形成反应层，提高钎料在陶瓷表面的润湿性，从而使得陶瓷与金属之间直接进行钎焊封接。

在制备中，主要选用Ti、Zr、Hf等金属元素做焊料，原因是他们在元素周期表处于过渡区间，能够与陶瓷表面的氧、碳、氮或硅发生化学键合，与Cu、Ni、Ag-Cu等在低于各自熔点的温度下形成合金，从而在陶瓷表面形成一个反应层，为陶瓷表面增加更高程度的金属特性，使钎焊合金能够有效地润湿和扩散。此外，反应层还可以在热膨胀系数不匹配接头表面形成过渡层来减少热引起的残余应力。

值得注意的是，AMB的封接性能相比通过金属化法制备样品的性能偏低。因此，亟待研发出高性能的AMB工艺来提高钎焊产品的质量。

通常，活性元素含量在2%~8%之间有较好的活性，当活性元素的含量过高时会造成钎料的脆性增大，从而降低封接面的强度，当活性元素的含量过 低时，会导致钎料对陶瓷的润湿性降低，造成封接不易完成。

AMB 工艺生产的陶瓷衬板主要运用在功率半导体模块上作为硅基、碳化基功率芯片的基底。目前，成熟应用的AMB陶瓷基板主要有：氧化铝、氮化铝和氮化硅基板。

目前，Al₂O₃覆铜陶瓷基板主要应用在LED等小功率散热器件中、AlN 和 Si₃N₄覆铜陶瓷基板主要应用在高铁和风力发电等大功率IGBT模块中。

Al₂O₃陶瓷来源广泛、成本最低，是性价比最高的AMB陶瓷基板，工艺最为成熟。具有强度高、硬度高、耐高温、抗腐蚀、耐磨以及绝缘性能好等优异特性。

但由于氧化铝陶瓷的热导率低、散热能力有限，AMB氧化铝基板多用于功率密度不高且对可靠性没有严格要求的领域。

AlN 陶瓷由于具有高热导率（理论热导率 319 W/(m·K)）、低介电常数、与单晶硅相匹配的热膨胀系数及良好的电绝缘性能，具有比传统的Al₂O₃和 BeO基板材料更优的性质，因而成为微电子工业中电路基板封装的理想材料。

目前，采用 AMB工艺的氮化铝陶瓷基板（AMB-AlN）主要用于高铁、高压变换器、直流送电等高压、高电流功率半导体中。但由于机械强度相对较低，AMB-AlN覆铜基板的高低温循环冲击寿命有限，从而限制了其应用范围。 

AMB-SiN陶瓷基板具有较高的热导率（>90W/(m·K)）、厚铜层（达 800μm）以及较高热容量和传热性。特别是将较厚的铜层焊接到相对较薄的AMB-SiN陶瓷上时，其载流能力更高、传热性更好。

此外，AMB-SiN陶瓷基板的热膨胀系数（2.4ppm/K）与 SiC 芯片（4ppm/K）接近，具有良好的热匹配性，适用于裸芯片的可靠封装。

目前，在高可靠性、高散热以及局部放电等方面有要求的新能源汽车、光伏逆变器、风力涡轮机和高压直流传动装置等应用场景，AMB-SiN陶瓷基板是首选的基板材料。

据统计，当前 600V 以上功率半导体所用的陶瓷基板主要采用DBC和AMB 工艺，其中AMB氮化硅基板主要用于电动汽车（EV）和混合动力车（HV）功率半导体，AMB氮化铝基板主要用于高铁、高压变换器、直流送电等高压、高电流功率半导体。

据QYResearch调研报告显示，2029年全球AMB陶瓷基板市场规模预计将达到28亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为26%。其中，电动汽车的快速增长及SiC加速上车、新能源汽车的快速增长，是最主要的驱动因素。