一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体是覆铜陶瓷基板提高可靠性的方法。


背景技术：

2.覆铜陶瓷基板具有较好的热循环性、形状稳定、导热率高、可靠性好，覆铜面可以刻蚀出各种图形的特点，使用温度相当广泛，热膨胀系数接近于硅，其应用领域十分广泛：可用于半导体致冷器、电子加热器，大功率电力半导体模块，功率控制电路、功率混合电路、智能功率组件等多项半导体领域。
3.覆铜陶瓷基板一般由正面图形面、中间层陶瓷、背面散热面组成。正面一般根据功能需求，设计成不同的线路图形，背面一般为无图形的整面金属层。由于正面与背面的图形及残铜率的差异，使覆铜陶瓷基板存在两面受应力不均的现象，且在温度变化下，由于铜和陶瓷的热膨胀系数(cte：coefficient of thermal expansion)的差异，会在铜和陶瓷边缘界面形成较大应力，最终会使金属与陶瓷的结合层出现分层，开裂等情况。这极大的影响产品的寿命与可靠性。
4.目前缺乏克服热膨胀系数差异导致的金属与陶瓷的结合层出现分层，开裂等情况的方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，以解决以上至少一个技术问题。
6.为了达到上述目的，本发明提供了一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；
7.所述正面铜层的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构或者上下设置的双层凹槽结构。
8.进一步优选的，当正面铜层的厚度为0.2mm时；
9.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.10mm；深度为0.05mm～0.10mm。
10.当正面铜层的厚度为0.3mm时，
11.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.20mm；深度为0.1mm～0.25mm；
12.所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.05mm～0.15mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.15mm～0.25mm。
13.当正面铜层的厚度为0.4mm时，
14.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；
15.所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。
16.一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；
17.所述正面铜层以及背面铜层的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构或者上下设置的双层凹槽结构。
18.进一步优选的，当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.2mm时；
19.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.10mm；深度为0.05mm～0.10mm。
20.当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.3mm时，
21.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.2mm；深度为0.1mm～0.25mm；
22.所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.05mm～0.15mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.15mm～0.25mm。
23.当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.4mm时，
24.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；
25.所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。
26.一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；
27.所述正面铜层以及背面铜层中厚度较大的一侧的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构或者上下设置的双层凹槽结构。
28.所述正面铜层以及背面铜层中厚度较大的一侧的厚度为0.4mm时，
29.所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；
30.所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。
31.有益效果：
32.普通氧化铝基板在-55℃～150℃温度冲击下，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以提高7-8倍，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以提高10倍以上。以双面铜厚0.3mm,0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上，而边缘不采用凹槽结构的只能达到40-50次左右。
附图说明
33.图1为本发明具体实施例1的一种结构示意图；
34.图2为本发明具体实施例1的另一种结构示意图；
35.图3为本发明具体实施例2的一种结构示意图。
36.图中，1为单层凹槽结构，21为第一层边缘台阶，22为第二层边缘台阶。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
38.参见图1以及图2，具体实施例1，一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，其特征在于，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；
39.所述正面铜层的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构1或者上下设置的双层凹槽结构。
40.当正面铜层的厚度为0.2mm时；所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.10mm；深度为0.05mm～0.10mm。以双面铜厚0.2mm，0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
41.当正面铜层的厚度为0.3mm时，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.20mm；深度为0.1mm～0.25mm。所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶21以及第二层边缘台阶22，第一层边缘台阶21的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.05mm～0.15mm，第二层边缘阶梯22的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.15mm～0.25mm。以双面铜厚0.3mm,0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
42.当正面铜层的厚度为0.4mm时，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶21以及第二层边缘台阶22，第一层边缘台阶21的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯22的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。以双面铜厚0.4mm，0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
43.参见图3，具体实施例2，一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；所述正面铜层以及背面铜层的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构或者上下设置的双层凹槽结构。
44.当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.2mm时；所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构，所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.10mm；深度为0.05mm～0.10mm。以双面铜厚0.2mm，0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
45.当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.3mm时，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，
所述阶梯状凹槽的宽度为0.05mm～0.2mm；深度为0.1mm～0.25mm；所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶21以及第二层边缘台阶22，第一层边缘台阶21的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.05mm～0.15mm，第二层边缘阶梯22的宽度为0.05mm～0.2mm,深度为0.15mm～0.25mm。以双面铜厚0.3mm，0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
46.当正面铜层以及背面铜层的厚度为0.4mm时，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。以双面铜厚0.4mm，0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
47.具体实施例3，一种提高覆铜陶瓷基板可靠性的方法，所述覆铜陶瓷基板包括从上至下依次设置的正面铜层、陶瓷层以及背面铜层；所述正面铜层以及背面铜层中厚度较大的一侧的铜箔沿着边缘设置有阶梯状凹槽，铜箔的横截面面积从上至下阶梯状递增，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构或者上下设置的双层凹槽结构。
48.所述正面铜层以及背面铜层中厚度较大的一侧的厚度为0.4mm时，所述阶梯状凹槽为单层凹槽结构时，所述阶梯状凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm；深度为0.1mm～0.35mm；所述阶梯状凹槽为双层凹槽结构时，双层凹槽结构包括从下至上依次设置的第一层边缘台阶以及第二层边缘台阶，第一层边缘台阶的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.1mm～0.25mm，第二层边缘阶梯的宽度为0.1mm～0.3mm,深度为0.25mm～0.35mm。
49.以0.38mm氧化铝陶瓷基板为例，在-55℃～150℃tc可靠性测试过程中，边缘采用单层凹槽结构的可靠性可以达到350次以上，边缘采用双层凹槽结构的可靠性可以达到500次以上。
50.本发明中宽度为阶梯状凹槽的内凹的折角处的水平面的宽度，深度为折角处的纵向面的尺寸。
51.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。