真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法与流程

1.本发明涉及陶瓷覆铜板技术领域，具体涉及真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法。


背景技术：

2.igbt模块封装中所产生的热量主要是经陶瓷覆铜板传到散热板最终传导出去，陶瓷覆铜基板是影响模块长期使用的关键部分之一。随着电动汽车(ev)对igbt模块功率要求不断增加，陶瓷覆铜板在高温下的可靠性越发重要。但是，陶瓷和铜之间固有的热膨胀系数差异会导致陶瓷覆铜基板承受热，循环时，在铜和陶瓷界面产生较大的应力，导致陶瓷开裂或铜层剥离，进而导致模块失效，可靠性降低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种提高基板在温度冲击下的可靠性，同时降低内部电感，切实有效地助力于降低损耗、减小体积的真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法，包括以下步骤：
5.s1：将瓷片用加入清洁剂的清洁液清洗干净，清水中过3-5遍；
6.s2：将步骤s1中清洗后的瓷片放入5～10％的盐酸液中泡5～10分钟，再浸入去离子水中超声波清洗30分钟后，以酒精脱水，80℃的温度下烘干30～60分钟；
7.s3：将烘干后的瓷片的两侧表面均匀涂覆一层活性焊料并在60～80℃的温度下烘干；
8.s4：将铜片贴合在活性焊料的表面；
9.s5：将压板夹住铜片的表面，并在压板上施加1～10kg/cm2的重力；
10.s6：将步骤s4中的组合体放入真空保持5*10e3～10e4pa,温度850～950℃的真空炉中保温10min进行钎焊。
11.优选地，所述瓷片选用0.25～0.5um氮化硅瓷片。
12.优选地，所述清洁液由重量占比5～10％的清洁剂和重量占比90～95％的纯净水组成。
13.优选地，所述步骤s3中采用60～150目的丝网或缕空钢片网漏印的方式涂覆活性焊料。
14.优选地，所述步骤s3中活性焊料厚度为10～100um。
15.优选地，所述步骤s4中铜片厚度为0.2-0.5um。
16.优选地，所述步骤s3中的活性焊料包括钛粉，银粉和铜粉的组合物。
17.优选地，所述组合物中以所述组合物的总重量为基准计，钛粉占比3％-10％，银粉占比50％-65％，铜粉占比15-25％。
18.优选地，制备所述活性焊料的方法是选择粒径0.1-5um的所述组合物球磨10-24小时，混和均匀的粉末中加入20-40％重量比的调和油，研磨成膏状活性焊料。
19.优选地，所述调和油包括80-95％重量比的松油醇和5-20％重量比的乙基纤维素。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：
21.本发明采用活性焊料真空钎焊工艺,使陶瓷与铜片结合紧密，其中间产生10-20μm的活性过度层，大大提高igbt模块陶瓷封装基板耐高温的可靠性。
22.本发明的步骤s2中采用丝网或缕空钢片网漏印的方式涂覆活性焊料，大大节约焊料。
23.本发明具有成本低、生产效率高、制备过程操作简单等特点，可以满足工业化大规模生产需要。
24.本发明的igbt模块陶瓷封装基板采用氮化硅基片为底材，大大提高了其抗弯强度。
附图说明
25.图1为采用真空热压活性钎焊法制备陶瓷覆铜板的示意图；
26.图例说明：
27.1、瓷片；2、铜片。
具体实施方式
28.以下具体实施例对本发明作进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本实施例的真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法，包括以下步骤：
30.s1：将瓷片用加入清洁剂的清洁液清洗干净，清水中过3-5遍；
31.s2：将步骤s1中清洗后的瓷片放入5～10％的盐酸液中泡5～10分钟，再浸入去离子水中超声波清洗30分钟后，以酒精脱水，80℃的温度下烘干30～60分钟；
32.s3：将烘干后的瓷片的两侧表面均匀涂覆一层活性焊料并在60～80℃的温度下烘干；
33.s4：将铜片贴合在活性焊料的表面；
34.s5：将压板夹住铜片的表面，并在压板上施加1～10kg/cm2的重力；
35.s6：将步骤s4中的组合体放入真空保持5*10e3～10e4pa,温度850～950℃的真空炉中保温10min进行钎焊。
36.本实施例中，瓷片1选用0.25-0.5um氮化硅瓷片。
37.以往的igbt模块陶瓷封装基板，主要以氧化铝，增韧氧化铝，氮化铝为主，其中氧化铝为底材覆铜基板，其抗弯强度约400mpa，导热系数为20w
·
(m
·
k)，断裂韧性3.3mpa
·
m1/2.氮化铝抗弯强度约为350mpa，导热系数为170w
·
(m
·
k)断裂韧性2.6mpa
·
m1/2,但他们的热循环次数(-55℃～150℃)的次数均小于500次，严重影响igbt模块高温下的可靠性。
38.本实施例中，氮化硅基片其抗弯强度约800mpa，导热系数为80w
·
(m
·
k)，断裂韧性8.5mpa
·
m1/2.再以钎焊工艺表面覆铜，其热循环次数可达5000次，提高了基板在温度冲
击下的可靠性，同时降低内部电感，切实有效地助力于降低损耗、减小体积。
39.本实施例中，igbt模块陶瓷封装基板热导率80w/m
·
k，铜层剥离强度10n/mm，使用温度-55～550℃，能够承受-55～150℃温度循环达5000次,可承载大于300a的电流。
40.本实施例中，步骤s3中采用60～150目的丝网或缕空钢片网漏印的方式涂覆活性焊料，大大节约焊料。
41.本实施例中，步骤s3中活性焊料厚度为10～100um。
42.本实施例中，步骤s4中铜片厚度为0.2-0.5um。
43.本实施例中，步骤s3中的活性焊料包括钛粉，银粉和铜粉的组合物。
44.本实施例中，组合物中以所述组合物的总重量为基准计，钛粉占比3％-10％，银粉占比50％-65％，铜粉占比15-25％。
45.本实施例中，制备活性焊料的方法是选择粒径0.1-5um的所述组合物球磨10-24小时，混和均匀的粉末中加入20-40％重量比的调和油，研磨成膏状活性焊料。
46.本实施例中，调和油包括80-95％重量比的松油醇和5-20％重量比的乙基纤维素，松油醇和乙基纤维素以水浴加热熔化，制备成调和油。
47.通过本实施例的真空热压活性钎焊法制备覆铜板的方法得到的igbt模块封装如图1所示，该igbt模块封装主要包括瓷片1和铜片2，瓷片1与铜片2通过活性焊料贴合在一起。
48.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。