行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
陶瓷复合用无氧铜带
建议项目名称
(英文)
Oxygen-free copper strip for ceramic composite
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.150.30
中国标准分类号
H62
牵头单位
中铝洛阳铜加工有限公司
体系编号
23013
参与单位
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

随着技术发展,IGBT模块用陶瓷复合用铜带因其各种优异特性,引起各大器件公司的高度重视,与此相适应的电子封装与基板材料的开发趋势要求材料具有高纯度、低应力、低热膨胀、高热传导和高耐热性等特征。陶瓷材料既具有陶瓷的高导热性、高电绝缘性、高机械强度、低膨胀等特性,又具有无氧铜金属的高导电性和优异的焊接性能,是IGBT功率模块封装的不可或缺的关键基础材料。陶瓷上表面直接焊复铜带材,使铜与陶瓷之间仅仅存在很薄的过渡层,去除了敷铜层与陶瓷之间的低热导率的焊料,降低其热阻。适用于电力电子及半导体模块,如LED组件、聚光太阳能电池、封装外壳中的功率模块等,利于提高可靠性、扩大功率、简化结构和集成智能化模块。

陶瓷复合带中所用的铜带对技术要求高,为保证符合材料的致密性和高温稳定性,无氧铜在高温下要保持细晶状态,材料技术和制备难度大。

陶瓷覆铜板是在高温,流动气氛下铜带与陶瓷基片的复合材料。它具有优良的热导性,稳定的机械性能等,已成为目前电力电子模块制作、结构技术和互联网技术的基础关键材料。研究表明,晶粒大小将影响铜带和陶瓷的结合强度。晶粒较细,铜与陶瓷基板结合非常紧密,有着结合力高、电阻率低的优点

为确保无氧铜带满足使用要求,制定专用生产工艺,通过材料、加工率和退火工艺控制,同时严格控制薄带板型、表面质量控制等难题,确保无氧铜带满足高温热稳定性。本项目材料的开发成功,可实现进口替代,为陶瓷复合铜带材料国产化提供支撑。

目前,国内外尚无陶瓷复合无氧铜带专用技术标准。由于无标准可依,产品的性能、尺寸公差和内质量评价指标和评价方法存在差异,市场不规范。本标准的制定有利于促进陶瓷复合用铜带的推广应用,有助于促进我国新能源产业的发展。本标准的制定有助于铜产品转型升级、消化过剩产能,并促进新产品、新技术发展,提升节能环保产业供给质量和水平。

为规范陶瓷复合无氧铜带的技术要求,稳定提高产品质量,需制定陶瓷复合用铜带行业标准,该标准可起到规范市场、引导市场的作用,且可填补国内标准空白。按该标准组织生产的产品投入使用后,不仅可产生较好的经济效益,且具有很高的社会价值,对推动铜带的应用有着重要的意义。因此,制定陶瓷复合无氧铜带标准是非常必要的。

本标准符合《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》(国办发〔2015〕89号),三、重点领域,(一)加强经济建设标准化,支撑转型升级,专栏2、工业标准化重点,材料中完善钢铁、有色金属等原材料工业标准,加快标准制修订,加快传统材料升级换代步伐重点开展新型功能材料、积极开展前沿新材料领域标准预研,有效保障新材料推广应用,促进材料工业结构调整的国家标准化体系建设发展规划。

本标准符合原材料工业质量提升三年方案(2018-2020),有色金属行业:高技术船舶、先进轨道交通、节能与新能源汽车等重点领域用有色金属材料质量均一性提高,中高端产品有效供给能力增强。


范围和主要
技术内容

标准适用范围:本标准适用于陶瓷复合用无氧铜带。

主要技术内容:本标准规定了陶瓷覆合铜带的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存及订货单(或合同)内容等。主要技术指标如下:

1)牌号: C10100(TU00),T10130(TU0);

2)化学成分:符合GB/T5231的规定;

3)外形尺寸及允许偏差:厚度≤3.0mm、宽度、侧边弯曲度等;

4)力学性能:Rm≥300MPa,HV≥90;

5)电性能:导电率≥98%IACS;

6)晶粒度:在900℃-~950℃高温保温30分钟后,铜带晶粒度≤0.15mm;

    (7)表面粗糙度Ra≤0.08。


国内外情况
简要说明

高端陶瓷复合无氧铜带均从国外进口,要求无氧铜在高温下要保持细晶状态。成功开发技术领先高热稳定性、有独立知识产权的达到陶瓷复合要求的无氧带材可解决替代进口的卡脖子材料,实现工业用IGBT用陶瓷复合铜带材的国产化

陶瓷覆铜板的性能决定其具有良好的市场和应用前景,减少焊层,提高成品率;无环保毒性问题;节材、省工、降低成本;优良的导热性,从而使功率密度大大提高,改善系统和装置的可靠性

2016年,全球功率模块市场规模约为32亿美元,功率模块总成本中约40%为封装所需要的原材料,芯片粘接、衬底粘接、衬底、基板、封装、互联及外壳等材料价值11亿美元的市场。到2021年,该市场预计将增长至18亿美元。由此可知,作为IGBT模块用陶瓷复合无氧铜带酱油良好的市场和应用前景。

经查询,国内外目前没有陶瓷复合铜带的专用标准。

国内外关于C10100带材的标准有:ASTM 152-2009《铜薄板、带材、厚板和轧制条材》、ASTM F68-2010《电子器件用无氧铜加工材》;GB/T 2059-2017《铜及铜合金带材》、GB/T 14594-2014《电真空器件用无氧铜板和带》,ASTM 152-2009和GB/T 2059-2017是一般用途带材标准,ASTM F68-2010和GB/T 14594-2014分别为电子器件和电真空器件专用,标准中对带材高温晶粒度、表面粗糙度均未作规定,力学性能不完全适用。

陶瓷覆合铜带不仅对带材表面质量、公差要求较高,同时要求高温性能和晶粒度均有较高要求,要求950℃高温下保温30分钟,硬度和晶粒度均符合特殊要求,以适用于大功率电力电子及半导体模块,利于提高模块的可靠性、扩大功率、简化结构和集成智能化。因此对带材的表面、性能及晶粒度提出来较高的要求,一般产品标准不适用于该产品。

    本标准属于首次制定。



备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
5《陶瓷复合用无氧铜带》项目建议书-洛铜-终.docx (20.56KB)任务书(建议书)