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。陶瓷覆铜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,铜带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的行业标准,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。