T∕CI 918-2025 活性金属钎焊（AMB）陶瓷基板

活性金属钎焊(AMB)陶瓷基板2025-03-03发布2025-03-03实施中国国际科技促进会发布I Ⅲ V 12规范性引用文件 13术语和定义 14分类 24.1通孔型活性金属钎焊陶瓷基板 24.2常规型活性金属钎焊陶瓷基板 35技术要求 35.1总则 35.2优先顺序 35.3材料要求 35.4外观要求 55.5尺寸要求 75.6性能指标 86检测方法 96.1外观检测方法 96.2尺寸检测方法 96.3击穿强度 96.4翘曲度 96.5表面粗糙度 96.6晶粒尺寸 96.7覆铜烧结空洞率 6.8可焊性 6.9引线键合强度 6.10电路区域绝缘耐压 6.11铜箔剥离强度 6.12高温耐温特性 6.13冷热循环 6.14镀层厚度 6.15表面离子污染 6.16岛间漏电流 7检验规则 ⅡT/CI918—20247.1通则 7.2检验与测试环境条件 7.3鉴定检验 7.4质量一致性检验 8.1通则 8.3标识 8.5贮存 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国国际科技促进会提出并归口。本文件起草单位：江苏富乐华半导体科技股份有限公司、辽宁伊菲科技股份有限公司、上海富乐华半导体科技有限公司、广州先艺电子科技有限公司、浙江德汇电子陶瓷有限公司、苏州汇科技术股份有限公司、合肥阿基米德电子科技有限公司、南京中江新材料科技有限公司、合肥圣达电子科技实业有限公司、浙江亚通新材料股份有限公司、东莞市湃泊科技有限公司、哈尔滨工业大学(或海)、西安航科创星电子科技有限公司、山东天锐电子科技有限公司、苏州玖凌光宇科技有限公司四川富乐华半导体科技有限公司、江苏富乐华功率半导体研究院有限公司、广州诺顶智能科技有限公司、泰州市艾瑞克新型材料有限公司、普瑞斯新材料科技(江苏)有限公司、深圳市湃泊科技有限公司绍兴德汇半导体材料有限公司、通标中科标准化技术服务(北京)有限公司。活性焊料是含有对氧具有高活性金属元素(如含有Ti、Zr、Hf、V等任意一种或多种)的钎焊料，其特点是能直接润湿陶瓷、石墨等材料。本文仅针对用于真空钎焊覆铜陶瓷基板的相关内容进行阐述。本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及以下与“化学成分”相关的专利的使用。一种高可靠性氮化硅覆铜陶瓷基板的铜瓷界面结构江苏富乐华半导体科技股份有限公司本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案，相关信息可以通过以下联系方式获得：专利持有人姓名：江苏富乐华半导体科技股份有限公司地址：江苏省东台市城东新区鸿达路18号请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的1贮存等。本文件适用于采用活性金属钎焊陶瓷烧结工艺制备的活性金属钎焊陶瓷基板。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。真中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T4677—2002印制板测试方法GB/T4798.1环境条件分类环境参数组分类及其严程度分级第1部分：贮存GB/T5593电子元器件结构陶瓷材料GB/T6394—2017金属平均晶粒度测定方法GB/T14594电真空器件用无氧铜板和带GB/T16261—2017印制板总规范GB/T16921—2005金属覆盖层覆盖层厚度测量X射线光谱法GB/T29847—2013印制板用绿箔实验方法GJB548C—2021电子元器件试验想序3术语和定义下列术语和定义运用于本文件。活性金属钎焊activemetalbrazing;AMB在钎焊材料中加入活性金属元素(如Ti、Zr、Hf和V等，其中的一种或几种),利用这些元素与陶瓷基板表面的反应实现界面冶金结合，使陶瓷基板与铜箔相结合的工艺。活性金属钎焊陶瓷基板activemetalbrazingceramicsubstrate利用活性钎焊技术制备的覆铜陶瓷基板或覆铝陶瓷基板。注：以下简称“基板”。以氮化硅粉作为原料，采用流延成型工艺，经高温烧结加工而制成的陶瓷基片。以氮化铝粉作为原料，采用流延成型工艺，经高温烧结加工而制成的陶瓷基片。2含一定量氧化锆(氧化锆含量一般≤12%)的氧化铝陶瓷基片。陶瓷破损ceramicbreakage陶瓷受外力或环境影响，其内部结构发生破坏，导致陶瓷毛刺ceramicburrs由于材料加工、烧制或其他制造过程中产生的，在陶瓷材料表面或边缘形成的非故意凸起或残由于材料内部缺陷、应力集中或外部因素导致的材料表面或内部形成的裂缝。钎焊空洞brazingcavity钎焊工序过程中陶瓷材料与金属进行钎焊连接时，形成的未被填充的空隙或孔洞。应力释放点dimple为释放应力在图形边缘蚀刻出的孔洞，通常为圆形或其他待定形状。图形切割线与图纸标准位置发生偏移。烧结过程中铜箔表面晶粒局部发生再结晶变化而出现的花纹。引线键合强度wirebona'ngstrength半导体芯片与基板间、或基饭与基板间、基板与引线框架间，连接的焊线点的强度。裸铜表面游离态阿子造成的污染。铜箔剥离强度copperpeelstre将铜箔与陶瓷剥离开所需要的力值。4.1通孔型活性金属钎焊陶瓷基板活性金属钎焊陶瓷基板结构如图1所示，陶瓷通孔。3铜铜铜铜铜陶瓷基片分为氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷及氧化锆增韧氧化铝陶瓷，陶瓷基片性能指标应符合表14中的规定。序号陶瓷基片(ZTA)1厚度公差2差(最小的公差范围是(最小的公差范围是(最小的公差范围是3≤0.40%×L或按用户≤0.40%×L或按用≤0.40%×L或按用4度56≥80(常规)≥50(低热导)725℃~400℃89断裂韧性一89～10(参考值)9～10(参考值)测试条件1注：AMB用陶瓷类型厚度一般分为：SN₄(025mm、0.32mm),AIN(0.25mm、0.38mm、0.5mm、0.635mm、1.0mm),ZTA(0.25mm、0.32mm、0.38mm),殊要求除外。铜材应采用无氧压延铜，且位能应符合GB/T14594及表2中的要求。表2铜材的要求维氏硬度60~120(负载0.5kg)电导率%%注：AMB用铜片类型厚度一般分为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm,特殊要求除外。5.3.3活性金属钎焊陶瓷基板母板利用范围要求活性金属钎焊陶瓷基板母板常规最大利用范围为127.00mm×178.00mm。5基板应满足下列外观要求。允许L≤T,D≤0.5T,B≤0.5T;允许四周外拐角区域的破损：L≤T,D≤T,B≤T。陶瓷边缘破损示意图如图3所示；不允许上述要求之外的陶瓷破损。标引符号说明：L——破损长度；B——破损宽度；D——破损深度；T——陶瓷厚度。图3陶瓷边缘破损示意图允许满足图纸尺寸要求的陶瓷毛刺，若图纸无要求时，陶瓷毛刺按照单枚出货产品尺寸公差(+0.20/—0.05mm)管控；不允许上述要求之外的陶瓷毛刺。不允许铜表面线路导体桥接或连通，不允许腐蚀残留>1/3间距，不允许图形间的腐蚀残留。6允许铜面过腐蚀深度≤1/4间距，不允许铜面过腐蚀深度>1/4间距。图形面：打线区不允许，其他区域≤1mm,非图形面：5.4.7划伤(包含表面处理)允许深度在取样长度0.8mm下测量粗糙度Rz≤50μm的轻微划痕，不允许表面严重划伤，如果表面有镀层，非核心区域(焊接、键合)的镀层表面不允许露铜。非图形面：允许有直径不超过1.0mm的凹坑，深度不允许见瓷。不允许有裂纹。图形面：打线区不允许有目视可见的气泡；其他区域允许有直径不超过1mm的气泡。图形面的线条下，应无贯通的气泡；气泡不应应跨接相邻导体。非图形面：允许有直径不超过1mm的气泡。允许有不超过3个不完整的应力释放点；不允许上述要求之外的应力释放点。切割错位应符合设计规定的公差要求；若无要求，瓷边距>0.5mm,切割错位按照瓷边距理论值±0.2mm进行管控，瓷边距≤0.5mm,切割错位按瓷边距设计值±0.15mm进行管控。允许在不影响基板性能的情况下，铜表面有色差。允许在公差范围内油墨溢出到铜面，允许一定的阻焊偏移，印刷工艺按照±0.2mm管控，曝光显色差现象。不允许拼缝宽度>2mm,或有明显的高度差。7允许焊料残留直径≤1/4间距且不超过200μm,不允许沟槽最小绝缘距离内有焊料残留。不允许镀层露铜及露镍直径>0.2mm,打线区域不能有露底材的情况，图形面单一焊盘上不能超过2个。镀镍金渗镀的大小<1/4的陶瓷间距。不允许偏差超过1mm,如图纸有规定，以图纸为准。允许瓷粉残留小于孔周长的10%,不允许陶瓷边缘堆积瓷粉超过10%。允许孔边缘破损宽度≤1mm,长度≤2mm;不允许孔边缘破损宽度>1mm,长度>2mm。尺寸公差应符合表3中的规定。公差小板尺寸公差图形尺寸公差0.30mm~0.80mm铜厚执行8基板性能指标应符合表4中的规定，表面离子污染应符合表5中的规定。表4基板的性能要求项目1击穿强度(AC)2≤0.40%×L或按用户要求34晶粒尺寸5一6一每一个被测表面(即每个焊盘)7引线键合强度8电路区域绝缘耐压(漏电流)9一测试后陶瓷无开裂、铜瓷无剥离，一Si₃N₄≥2000次，@使用0.32陶瓷基板&.0.3铜，推荐载板尺寸35mm×35mmAIN≥100次，@0.635陶瓷基板&0.3铜，推荐载ZTA≥1000次，@0.32陶瓷基板&.0.寸35mm×35mm见表5不带抗氧化层的基板(裸铜工艺),要求见表5岛间漏电流最大质量浓度(mg/kg)最大表面浓度(μg/cm²)锂Lithium(Li+)钠Sodium(Na+)铵根Ammonium(NH₄+)(※)钾Potassium(K+)镁Magnesium(Mg²+)钙Calcium(Ca²+)氟Fluoride(F-)乙酸根Acetate(CH₃COO-)氯Chloride(CI-)亚硝酸根Nitrite(NO₂-)溴Bromide(Br-)硝酸根Nitrate(NO₃-)9表5表面离子污染要求(裸铜工艺)(续)最大质量浓度(mg/kg)最大表面浓度(μg/cm²)硫酸根Sulfate(SO₄²-)磷酸根Phosphate(PO₄³-)注1:标注※的离子不适用于AIN产品。注2:最大质量浓度、最大表面浓度满足任意条件即可。外观在暗室内台灯光线下将基板放在视线的正偏下方进行目测，台灯光线应满足照度在3501x~11001x之间，视线应满足与台面的垂直线的夹角为15°~45°,与检查台面的垂直距离为15cm~厚度使用准确度为0.001mm的千分尺或其他能够保证测量准确度的测量仪器测量，测量点最少成一致的除外。顶部/底部测量图示见下图4。击穿强度按照GB/T5593规定方法来测量(业内通常采用AC)。按GB/T4677—2002中7.3.2试验12b中塞规法测量。表面粗糙度按照GB/T29847—2013中6.7的要求测量，取样区域应距铜层边缘1.00mm以上，取样长度0.8mm。晶粒尺寸按照GB/T6394—2017中的8.3.2测量。要求如下：a)试验目的：检测基板覆铜层与陶瓷的结合情况；b)试验设备：超声波扫描电镜；c)操作：将基板放入装水的试样槽内，按照GJB548C—2021中的方法2030.1要求进行C模式成像扫描，分辨率Res.X为1000、超声频率50MHz;d)试验后，扫描显示空洞的尺寸图形面<Φ1.00mm,非图形面<Φ1.00mm,空洞率小于1%。要求如下。a)试验目的：检测焊膏在产品表面的浸润性。c)操作：将加热平台升温至(288±5)℃,以备使用，在样品表面涂覆焊膏，保证涂覆层薄厚薄均匀；将涂覆焊膏的样品摆放在加热平台3s～10s,待焊膏完全熔融，然后平移至冷却区域；待焊膏冷却凝固后，判断其可浸润面积。d)试验后，产品的可焊性应符合表4中的要求。要求如下：a)试验目的：检测芯片与基板间引线键合的强度；c)操作：按GJB548C—2021的方法2011.2要求测量，铝丝直径300μm,将焊完引线的基板固d)试验后，引线键合失效时的推力应符合表4中的要求。6.10电路区域绝缘耐压按照GB/T4677—2002中的第6章试验7要求测量。在绝缘油中对正非图形面施加交流电压2.5kV,升压速率1000V/s,持续60s,不应击穿，且漏电流值<2.00mA。铜箔剥离强度按照GB/T4677—2002中第7章试验10方法来测量。要求如下：a)试验目的：验证基板在高温下的强度；b)试验设备：带恒温功能的电加热炉；c)操作：将基板放置在电加热炉的加热板上，升温至450℃±10℃,保持恒温5min;d)试验后，基板不应开裂或铜瓷剥离，且满足电路区域绝缘耐压及击穿电压要求。c)测试产品：基板双面铜箔厚度均为0.3mm,氮化硅瓷片厚度0.32mm,氮化铝厚度0.635mm,间15s;e)试验后，绝缘耐压应符合表5中的规定，超声检查试样内部新增空洞不应超过3%。注：该测试用于评估基板的使用寿命。镀层厚度按照GB/T16921—2005中的第3章要求测量。裸铜工艺产品，按照GB/T4677—2002的第10章试验22a要求测量。其他等效方法可代替规定按照GB/T4677—2002中的第6章试验6要求测量。在空气中对图形面相邻两个铜岛施加直流电压1000V,漏电流值≤100nA。质量评定可分为鉴定检验和质量一致性检验，其应符合GB/T16261—2017中第6章的要求。a)温度：15℃~35℃;b)相对湿度：45%～75%;按本文件提供的覆铜陶瓷基板，应按表6的规定进行鉴定检验，鉴定应由能分析评估及计划用于铜箔剥离强度提供5个剥离测试条，其余鉴定项目每项5个成品基板。产品定型投产鉴定时，应按表7做完全部试验。已定型的正常批量产品，每三年至少应做一批按表7的全部试验。其中，项目栏标有(D)的是破坏性试验。表6鉴定检验1502503击穿强度(D)504505506晶粒尺寸507508可焊性(D)509引线键合强度(D)50电路区域绝缘耐压(D)50铜箔剥离强度(D)50高温耐温特性(D)50冷热循环(D)50505050注2:检验方法与合格判据采用相应章节号及表格所对应的标只要有一个检验项目中的一个样品不合格，则产品鉴定失败，不能给予鉴定合格。质量一致性检验包括逐批检验和周期检验。一个检验批应采用相同材料、相同工艺过程在相同条件下生产并一次提交检验的全部产品。各检验批必须保持可追溯性。逐批检验应按表7的规定进行。检验合格并发放合格证后方可出厂。其中，项目栏标有(D)的是破坏性试验。AQL的具体抽样方案参考表7。如果初次提交不合格，应参考GB/T2828.1,按照一般抽样方案Ⅱ加严一级抽样再次检验，但只能重新提交一次。1一一一2一503一504一505晶粒尺寸一506一一7可焊性(D)一508引线键合强度(D)一509电路区域绝缘耐压(D)一50一50一50注2:检验方法与合格判据采用相应章节号及表格所对应的标抽样