Aktives Metallhartlot

Aktive Metallhartlote

Presseproben von Aktives Metallhartlot und Aktives Metallhartlot/Kupfer-Verbundmaterial

Kann mit verschiedenen Keramiken verbunden werden.

Mit unseren aktiven Metallhartloten können verschiedene Keramiken unabhängig davon, ob es sich um Oxide oder Nitride handelt, ohne Metallisierung gelötet werden.
Wir bieten auch Verbundmaterial aus Kupfer und Aktivem Metallhartlot an, die für Keramik-Leiterplatten von Leistungshalbleitern, und Wärmeableitungsteile, wie z.B. Kühlkörper, verwendet werden können.

Aktive Metallhartlote

Eigenschaften

  • Aktive Metallhartlote sind Hartlote zu denen Titan (Ti) hinzugefügt wurde. Dies ermöglicht das direkte Löten von Keramik, die mit herkömmlichen Hartloten nicht verbunden werden kann.
  • Sie ermöglichen das Löten von verschiedenen Materialien, wie z.B. Aluminiumoxid und anderen Oxidkeramiken, Siliziumnitrid und Kohlenstoff.
  • Die einzigartige Zusammensetzung der Legierung, zu der Zinn (Sn) hinzugefügt wird, ermöglicht eine feine Verteilung des Titans, das zu den Metallhartloten hinzugegeben wird.
    Dadurch können wir Bleche mit einer Dicke von 50 um anbieten.

Querschnitt der Plattenstruktur

  • Querschnitt der Aktive Metallhartlote (Platte)- Herkömmliches Material : Ag-Cu-Ti-Legierung
    Ag-Cu-Ti-Legierung
    In der Ag-Cu Matrix sind große Cu-Ti-Partikel
  • Querschnitt der Aktive Metallhartlote (Platte)- TKC-661 : Ag-Cu-Sn-Ti-Legierung
    Ag-Cu-Sn-Ti-Legierung
    Aufgrund der feinen Verteilung der Sn-Ti Verbindung können wir dünne Bleche herstellen und anbieten

Typen

Produkt Hauptbestandteile(wt%)
Ag Cu Ti Sn
TKC-661 66 29.5 1.5 Andere

Physikalische Eigenschaften

Material TKC-661 (vergleichbare Produkte)
BAg-8
Spezifisches Gewicht 9.7 10.0
Solidus (℃) 745 780
Liquidus (℃) 780 780
Härte (HV) 113 90
Zugfestigkeit (MPa) 356 294
Dehnungsmodul (GPa) 85.0 97.0
Längenausdehnungskoeffizient
(×10-6/℃)
18.6 17.1
Wärmeleitfähigkeit (W/mK) 102.0 311.0
Keramische Bindung ×

Produktformat

Form Abmessungen
Draht Durchmesser: ≥ 0.2 mm
Platte Breite: ≤ 120 mm
Dicke: ≥ 0.05 mm

Typen von Aktives Metallhartlot : Platte und Draht

Beispiele von verschiedenen Bonden

  • Beispiele von Aluminiumoxid-Aluminiumoxid-Bondverbindung
    Aluminiumoxid-Aluminiumoxid-Bondverbindung
    Vakuumlöten bei 830℃
  • Beispiele von Siliziumnitrid-Siliziumnitrid-Bondverbindung
    Siliziumnitrid-Siliziumnitrid-Bondverbindung
    Vakuumlöten bei 830℃

Ergebnisse des 4-Punkt-Biegeversuchs (Aluminiumoxid)

Außenseite der getesteten Probe
[Ergebnisse des 4-Punkt-Biegeversuchs (Aluminiumoxid)] Außenseite der getesteten Probe → Belastet → Gebrochenes Teststück

Ergebnisse der Bruchfestigkeitsmessung

[Vergleichsdiagramm von Bruchfestigkeit im 4-Punkt-Biegeversuch] BAg-8 und TKC-661
Vergleich der Bruchfestigkeit im 4-Punkt-Biegeversuch

Wenn BAg-8 (metallisiert) verwendet wurde, waren Brüche an den Bondschnittstellen zu sehen, und wenn Aktive Metallhartlote verwendet wurden, zerbrach der Grundwerkstoff.
Dieser Versuch bestätigte, dass mit Bonden für die aktive Metallhartlote verwendet werden, genügend Festigkeit erzielt werden kann.

Querschnittsansicht anhand eines Rasterelektronenmikroskops (REM)

Ergebnis der EDX Oberflächenanalyse von Lötverbindungsschnittstellen:Al2O3

Ergebnis der EDX Oberflächenanalyse von Lötverbindungsschnittstellen:Querschnittsansicht anhand REM von Al2O3

Sowohl auf der Keramik-, als auch auf der Hartlot-Schnittstelle bildet sich eine Titanschicht.
Es wird vermutet, dass sich an der Schnittstelle zwischen der Titanschicht und dem Aluminiumoxid Al-Ti-O bildet.

Aktives Metallhartlot/Kupfer-Verbundmaterial

Presseproben von Aktives Metallhartlot/Kupfer-Verbundmaterial
(links) Verbundmaterial (Kupferseite)
(rechts) Verbundmaterial (Metallseite des Aktiven Metallhartlots)

Kann im Bereich der Wärmeableitung in Leistungshalbleitern genutzt werden, und leistet einen Beitrag für Kühlkörper der nächsten Generation

Dieses Produkt ist ein Verbundmaterial (Plattierungsmaterial), bei dem eine Seite des Kupfer-Materials (Cu) aus einem Aktiven Metallhartlot besteht.
Kann direkt mit beliebigen Materialien wie z.B. Keramik (Oxide, Nitride, Karbide) und Kohlenstoffmaterialien verbunden werden, und wird wahrscheinlich für Keramikplatinen von Leistungshalbleitern und Kühlkörper der nächsten Generation verwendet werden.

Eigenschaften

  • Bessere Leistung
    – Elektroden aus dickem Kupfermaterial, die für Kühlkörper mit einer hohen Wärmeableitung benötigt werden, können direkt auf Keramiken geformt werden. Dies ermöglicht geringe Abstände (Fine-Pitch) zwischen den Drähten, was mit bisherigen Ätztechniken nur schwer möglich ist.
    – Da dieses Material keine Lösungsmittel enthält, gibt es keine Überreste, und die Zuverlässigkeit der Bonden wird verbessert.
  • Geringere Kosten
    – Hartlote mit einer Dicke von ≥ 10 µm können geformt werden, und deshalb können die Kosten für Silberbarren im Vergleich zu herkömmlichen aktiven Metalhartloten auf die Hälfte und weniger reduziert, und der Wärmewiderstand des Hartlots halbiert werden.
    – Das Kupfermaterial ist compondiert, und deshalb ist es einfach Muster zu erzeugen, da das Material nur zurechtlegt werden muss, und es verringern sich auch die Bearbeitungskosten.
  • Geringere Umweltbelastung
    – Da dieses Material keine Lösungsmittel enthält, werden keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) freigesetzt.
    – Die für das Löten erforderliche Zeit kann stark reduziert werden, und dadurch kann Energie eingespart, und die Umweltbelastung verringert werden.

– Ermöglicht sowohl eine hohe Wärmeableitung als auch weniger Verarbeitungsprozesse –

Substratmodell des von uns vorgeschlagenen Verfahrens

[Substratmodell des von uns vorgeschlagenen Verfahrens] Von oben: Silicon chip, Solder, Copper, Active brazinf filler metal, Sin or AIN, Active brazing filler metal, copper, cooling device

  • Leistet einen Beitrag zum
  • ・Leistungshalbleiter-Markt
  • ・Öko-Automarkt (Elektrofahrzeuge (EVs), Hybridfahrzeuge (HVs), etc.)
  • ・Hochleistungslaserdioden-Markt
  • ・Markt für Kühlkörper der nächsten Generation
  • Aufgrund der Nachfrage nach leistungsstärkeren und effizienteren Produkten erhöht sich auch der Heizwert. Daher sind Komponenten mit einer ausgezeichneten Wärmeableitung und hohen thermischen Beständigkeit, als auch eine hohe Zuverlässigkeit der Bonden und die Entwicklung von Materialien, die noch weiter miniaturisiert werden können, vorrangige Aufgaben unserer Industrie.
  • Deshalb muß die Dicke des Kupferblechs erhöht werden
  • Dieses Produkt ermöglicht es auf dickem Kupfermaterial Elektroden zu formen, und verstärkt die Zuverlässigkeit der Bonden, da kein Ätzen erforderlich. Deshalb ist zu erwarten, dass dieses Produkt zu einer besseren Wärmeableitung beitragen wird.

Unser Vorschlag, wie mit diesem Produkt das Verfahren verkürzt werden kann

Dieses Video zeigt einen Herstellungsprozess bei dem dieses Produkt verwendet wird.

Ergebnisse des Erhitzungszyklustests

Hartlotprobe zum Erhitzungszyklustests: TKC-661 0.02mm

Angaben zur Probe
・Hartlot:TKC-661 0.02mm
・Cu   :0.8 x 30 x 30mm
・Si3N4 :0.32x 31 x 31mm
・Cu   :0.8 x 30 x 30mm

Der Erhitzungszyklustest zwischen -50℃ und +175℃ bestätigte, dass die Haltbarkeit über mindestens 1,500 Zyklen hinweg erhalten bleibt.

Ergebnisse des Erhitzungszyklustests:  Bestätigte, dass die Haltbarkeit über mindestens 1,500 Zyklen hinweg erhalten bleibt.

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