一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺的制作方法

文档序号:36232320发布日期:2023-12-01 05:55阅读:32来源:国知局

本发明属于陶瓷覆铜基板,特别涉及一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺。


背景技术:

1、氮化硅陶瓷衬板又称陶瓷电路板,在陶瓷基片上通过覆铜技术形成基板,再通过激光钻孔、图形刻蚀等工艺制造成陶瓷电路板。氮化硅作为半导体材料,具有极高的热导率,在电子饱和速率、抗辐射能力上也有较强的表现,具有易散热、小体积、低能耗、高功率等明显优势。

2、目前的技术方案使用相同成份配比的ag-cu-ti焊片和中间焊片连接层,在相同厚度下,未形成线膨胀系数的梯度变化,金属钎料与被连接的氮化硅陶瓷母材之间存在较大的热膨胀系数差异,氮化硅陶瓷的cte为2~3ppm/k;金属铜的cte约为18ppm/k,金属钎料的cte约为18ppm/k左右;并且中间钎焊料连接层未形成线膨胀系数的梯度变化。


技术实现思路

1、发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术中的不足,提供一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺。

2、一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,具体步骤包括:

3、s1.加入低热膨胀系数的添加相;

4、s2.在ag-cu-ti金属钎焊料中添加1-30wt%的添加相制备复合钎焊料;

5、s3.将制备好的复合钎焊料涂敷于氮化硅陶瓷基板上;将不同线膨胀系数的钎焊料从1开始由低到高依次编号;

6、s4.将铜片贴合在得到的双面涂敷陶瓷基板两面,覆铜陶瓷基板结构实现cu-陶瓷基板-cu的三明治结构;

7、s5.在cu-陶瓷基板-cu的三明治结构的基础上,使用隔离层进行隔离,用于实现多层堆叠,真空环境下并且在800-1000℃的温度下与铜材进行热压钎焊。

8、本发明的进一步改进在于,步骤s1中,所述低热膨胀系数的添加相包括氮化硅(si3n4)和氮化钛(tin)。

9、本发明的进一步改进在于,步骤s2中,所述添加相材料的颗粒粒径范围为0.1-5μm,所述ag-cu-ti金属钎焊料进行搅拌和均值研磨的处理工序,得到细度小于50um、粘度范围为5000-40000cp的复合钎焊料。

10、本发明的进一步改进在于,步骤s3中,将低线膨胀系数的编号为1的钎焊料涂敷于氮化硅陶瓷基板上,进行烘干,干燥后继续在其表面涂覆由低到高依次编号的不同线膨胀系数的钎焊料,涂覆后进行干燥,直至将不同线膨胀系数的钎焊料按由低到高依次涂敷在陶瓷上并完成干燥,得到靠近陶瓷侧使用低线膨胀系数钎焊料、靠近cu侧使用高线膨胀系数钎焊料的多层梯度变化的单面涂敷陶瓷基板。

11、本发明的进一步改进在于,氮化硅陶瓷基板的尺寸为138mm×190mm,钎焊料涂敷量范围为1-5g,涂敷的厚度范围为10-50um,放置于烘箱内进行烘干。

12、本发明的进一步改进在于,烘箱内的温度设定范围为50-150℃,烘干时间范围为15-30min。

13、本发明的进一步改进在于,步骤s5中,真空环境下的压强低于5*pa,热压钎焊的作业温度范围为800-1000℃。

14、本发明的进一步改进在于,热压钎焊前以10℃/min的速率升温至250-350℃,保温时间范围为30-120min,保温结束后,以5℃/min的速率升温至800-1000℃,保温时间的范围为30-90min,之后以10℃/min的速率降温至300℃,随后冲入氮气进行冷却。

15、本发明的进一步改进在于,氮化硅陶瓷基板的厚度为0.32mm。

16、本发明的进一步改进在于,铜片的厚度可以选择0.3mm、0.5mm或者0.8mm。

17、与现有技术相比,本发明提供的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,至少实现了如下的有益效果:

18、1.通过合理改变钎焊料的成分配比获得的两种或两种以上的不同线膨胀系数的钎焊料,将不同线膨胀系数的钎焊料通过多层丝印的方式形成梯度变化,在氮化硅陶瓷一侧,丝印的钎焊料层线膨胀系数低,弹性模量高;而靠近金属cu一侧的钎焊料线膨胀系数高,弹性模量低,这种丝印结构层分别从降低热膨胀系数差和材料刚性两方面来解决接头内的残余应力高的问题;

19、2.使得气孔率和剥离强度无明显差异;

20、3.显著提高了抗冷热冲击性能。



技术特征:

1.一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,具体步骤包括:

2.根据权利要求1所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

8.根据权利要求7所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,其特征在于,


技术总结
本发明公开了一种适用于氮化硅陶瓷覆铜基板的制作工艺,具体步骤包括:S1.加入低热膨胀系数的添加相;S2.在Ag‑Cu‑Ti金属钎焊料中添加1‑30wt%的添加相制备复合钎焊料;S3.将制备好的复合钎焊料涂敷于氮化硅陶瓷基板上;将不同线膨胀系数的钎焊料从1开始由低到高依次编号;S4.将铜片贴合在得到的双面涂敷陶瓷基板两面,实现Cu‑陶瓷基板‑Cu的三明治结构;S5.在Cu‑陶瓷基板‑Cu的三明治结构的基础上,使用隔离层进行隔离,用于实现多层堆叠,真空环境下并且在800‑1000℃的温度下与铜材进行热压钎焊,本发明解决了残余应力高的问题,显著提高了抗冷热冲击性能。

技术研发人员:谢继华,戴锐锋
受保护的技术使用者:南通威斯派尔半导体技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1