活性金屬焊料

活性金屬焊料

活性金屬焊料產品外觀及活性金屬焊料/銅 複合材料壓制樣品

可接合各種陶瓷。

不論是氧化物、氮化物,各種陶瓷都可在未施行金屬化的情況下焊接。
亦可提供銅與活性金屬焊料複合而成的材料,可期用於功率元之陶瓷電路板及散熱器等散熱部件。

活性金屬焊料

特色

  • 活性金屬焊料是一種在材料中添加Ti(鈦),實現了普通焊料無法直接焊接陶瓷的焊料。
  • 除了氧化鋁等氧化物陶瓷,氮化矽和碳等也可以焊接。
  • 由於添加 Sn(錫)製成的獨特性合金成分,使添加到焊料中的鈦分散得更加細緻。藉此,能夠提供厚度為50µmT的材料。

板材剖面組織

  • 傳統的活性金屬焊料(板材)的剖面組織- AgCuTi合金
    銀銅鈦合金
    存在於銀銅基中粗大的銅鈦化合物
  • 活性金屬焊料(板材): TKC-661的剖面組織- AgCuSnTi合金
    銀銅錫鈦合金
    由於錫鈦化合物細緻分散,得以實現薄板的製造及供應

種類

產品名稱 主成分 (wt%)
Ag Cu Ti Sn
TKC-661 66 29.5 1.5 其餘

物理特性值

材質名稱 TKC-661 (比較對象)
BAg-8
比重 9.7 10.0
固相線 (℃) 745 780
液相線 (℃) 780 780
硬度 (HV) 113 90
抗拉強度 (MPa) 356 294
楊氏模數 (GPa) 85.0 97.0
線膨脹係數 (×10-6/℃) 18.6 17.1
熱傳導率 (W/mK) 102.0 311.0
與陶瓷接合 ×

產品形態

形狀 尺寸
線徑:0.2mm以上
板材 板寬:120mm以下
板厚:0.05mm以上

活性金屬焊料的產品形態。 板材和線

接合範例

  • 氧化鋁之間的接合範例
    氧化鋁之間的接合
    830℃ 真空中焊接
  • 氮化矽之間的接合範例
    氮化矽之間的接合
    830℃ 真空中焊接

4點彎曲試驗結果(氧化鋁)

試驗片外觀
[4點彎曲試驗結果(氧化鋁)] 4點彎曲試驗片外觀、4點彎曲斷裂後試驗片

斷裂強度測量結果

BAg-8與TKC-661的4點彎曲試驗斷裂強度比較圖表
4點彎曲試驗斷裂強度比較

觀察到BAg-8(金屬化處理)接合界面斷裂,而使用活性金屬焊料時,母材斷裂。
使用活性金屬焊料之接合,確認可獲得足夠的強度。

SEM剖面觀察

硬焊接合界面的EDX分析結果:Al2O3

硬焊接合界面的EDX分析結果:Al2O3的SEM剖面觀察

在陶瓷與焊料的界面上形成鈦層。
推測在鈦層與氧化鋁的界面上,形成由Al-Ti-O組成的化合物層。

活性金屬焊料/銅 複合材料

活性金屬焊料/銅 複合材料的壓製件
左:複合材料(銅面)
右:複合材料(活性金屬焊料面)

功率元件在散熱領域的利用及對下一代散熱器的貢獻

在銅(Cu)材的一側貼合(複合)活性金屬焊料的產品。
由於可以直接接合陶瓷(氧化物、氮化物、碳化物)及碳材料等各種材料,可望應用於功率元件之陶瓷電路板及下一代散熱器。

特色

  • 提高性能
    -將高散熱性散熱器所要求,但以原有工法難以在陶瓷上進行蝕刻形成厚銅材電極一事變為可能, 還能達到配線的微間距化
    -由於是不含溶劑的材料,不會留下殘渣,可提高接合可靠性
  • 降低成本
    -由於可將焊料的厚度加工至 10µm以下,與以往的活性金屬焊料相比,可將銀塊的成本控制在一半以下,並將焊料熱阻減半
    -由於已與銅材複合化,只需將材料定位就可以形成圖案,可實現製程成本的降低
  • 降低環境負荷
    -由於是不含溶劑的材料,不會產生 VOC(揮發性有機化合物)
    -透過大幅度降低硬焊時間,可實現節能,並可望降低環境負荷

~可同時實現高散熱性和減少製程~

提案工法的基板模型

 [提案工法的基板模型] 由上至下:矽晶片、焊錫接、銅、活性金屬焊料、SiN or AIN、活性金屬焊料、銅、冷卻設備

  • ・功率元件市場
  • ・EV及HV等環保型汽車市場
  • ・高輸出雷射二極體市場
  • ・下一代散熱器市場  的貢獻
  • 進一步追求高輸出及高效率,隨著發熱量的不斷增大,對於各部件都急需開發具有高散熱、高耐熱、高接合可靠性,且還能應對小型化的材料
  • 因此,要增加銅板厚度
  • 本產品可在厚銅材料上形成電極,無需蝕刻便可提高接合可靠性,可望對高散熱化作出貢獻

建議使用本產品減少製程

我們透過影片為您介紹使用本產品的製造工程。

熱衝擊測試結果

熱衝擊測試的焊料樣品- TKC-661 0.02mm

■樣品詳細情況
・焊料:TKC-661 0.02mm
・Cu   :0.8 x 30 x 30mm
・Si3N4 :0.32x 31 x 31mm
・Cu   :0.8 x 30 x 30mm

在-50℃~175℃的熱衝擊測試中,確認具有1500次以上的耐久性

熱衝擊測試結果。具有1500次以上的耐久性。

我們已開始提供本產品的樣品。詳情請洽詢。