一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法与流程

本发明涉及覆铜陶瓷基板制备，具体涉及一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法。

背景技术：

1、覆铜陶瓷基板既具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又具备铜的高导电性和优异焊接性能，且可通过蚀刻液刻蚀出各类图形，被广泛应用在功率模块中承载芯片。而芯片与外部的连接则依靠引线框架，因此覆铜陶瓷基板与引线框架的焊接是功率模块的封装工艺中的重要一环，焊接质量对功率模块的性能和可靠性有着重要的影响。

2、目前的陶瓷基板与引线框架焊接方式多为锡膏回流焊接，锡膏在表面张力和助焊剂的作用下，液态锡回流到引线框架上的引脚上形成焊点。但回流焊后产生的收缩以及内部应力会造成陶瓷基板焊接不平整问题，并且容易产生堆焊或虚焊，引起模块失效的风险。与此同时，引线框架和基板焊接过程产生的相对位置变化也会影响产品的质量。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术进行改进，提供了一种新的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，将引线框架母板与覆铜陶瓷基板母板通过氧化烧结的方式键合在一起，通过铜面间的高温烧结产生铜氧共晶液相实现引线框架和覆铜陶瓷基板间的连接，然后再进行切割获得带引线框架的覆铜陶瓷基板。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、本发明提供的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：将铜制引线框架的一面通过干法热氧化法处理进行表面氧化后，将其与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触，在1065～1083℃下进行高温烧结，铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板通过液相充分接触烧结在一起。具体流程如下：

4、(1)引线框架制备：

5、铜制引线框架是铜片经机加工或化学蚀刻出外部框架、限位孔及侧边引脚，然后使用稀盐酸、无水乙醇、纯水对铜片表面进行清洗除杂；

6、在含有2％～10％氧气的氮气气氛中，以梯度加热方式完成表面氧化，具体步骤如下：

7、10℃/min速率加热至500-510℃，保温4min；

8、5℃/min速率加热至690-700℃，保温4min；

9、5℃/min速率加热至790-800℃，保温4min；

10、5℃/min速率加热至800-900℃，保温20min；

11、10℃/min速率降温至690-700℃；保温4min；

12、10℃/min速率降温至610-640℃；保温4min；

13、10℃/min速率降温至室温。

14、(2)覆铜陶瓷基板加工

15、覆铜陶瓷基板为厚度为0.38mm的厚氧化铝覆铜陶瓷基板，图形面增加引脚焊接区域，基板边缘位置蚀刻出与引线框架对应的限位孔，并通过激光对氧化铝陶瓷进行打孔。

16、(3)高温烧结

17、将氧化完成的引线框架平置于下方，覆铜陶瓷基板的铜面放置在引线框架上，通过引线框架及覆铜陶瓷基板的限位孔固定位置，基板上方放置压块给予压力使接触面充分接触。

18、在氩气保护条件下通过梯度加热方式完成烧结，具体如下：

19、20℃/min速率加热至980-1000℃，保温15min；

20、5℃/min速率加热至1065-1083℃，保温40min；

21、20℃/min速率降温至室温。

22、(4)切割

23、烧结完成后，覆铜陶瓷基板的背面使用激光切割陶瓷面，正面剪切引线框架多余铜结构，获得带引线框架的覆铜陶瓷基板。

24、本发明的有益保障及效果如下：

25、本发明针对引线框架与覆铜陶瓷基板锡焊的缺陷进行，使用铜的氧化烧结来替代焊料烧结，将铜材质的引线框架进行干法热氧化处理实现单面氧化，与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触。在1065～1083℃下铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板的通过液相能够充分接触烧结在一起。以这种方式将引线框架直接预制在覆铜陶瓷基板上，可将少传统回流焊造成的内部应力问题，同时减少模块封装工序，提高引线框架与基板之间的焊接可靠性。

技术特征：

1.一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于，将铜制引线框架的一面通过干法热氧化法处理进行表面氧化后，将其与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触，在1065～1083℃下进行高温烧结，铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板通过液相充分接触烧结在一起。

2.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求5所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及覆铜陶瓷基板制备技术领域，提供了一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，使用铜的氧化烧结来替代焊料烧结，将铜材质的引线框架进行干法热氧化处理实现单面氧化，与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触。在1065～1083℃下铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板的通过液相能够充分接触烧结在一起。以这种方式将引线框架直接预制在覆铜陶瓷基板上，可减少传统回流焊造成的内部应力问题，同时减少模块封装工序，提高引线框架与基板之间的焊接可靠性。

技术研发人员：周轶靓,季成龙,王斌,吴承侃
受保护的技术使用者：上海富乐华半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14