氮化硅陶瓷覆铜基板及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112679220A(43)申请公布日2021.04.20(21)申请号202011609179.2(22)申请日2020.12.30(71)申请人中国电子科技集团公司第十三研究所地址050051河北省石家庄市合作路113号(72)发明人张义政高岭吴亚光刘旭鲍禹希张腾张金利张崤君刘林杰乔志壮刘思雨(74)专利代理机构石家庄国为知识产权事务所13120代理人祁静(51)Int.Cl.C04B37/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称氮化硅陶瓷覆铜基板及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种氮化硅陶瓷覆铜基板及其制备方法，属于功率模块用陶瓷覆铜基板技术领域，制备方法包括以下步骤：采用化学溶液对氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行预处理；采用还原气氛对经过预处理的氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行还原处理；按照铜箔片、焊料片、氮化硅陶瓷裸板、焊料片、铜箔片的叠设顺序装夹在工装夹具中；将工装夹具放置于真空炉中；采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板。技术效果：可以活化、还原出原材料的新鲜表面，避免由于杂质元素的存在而影响氮化硅陶瓷裸板与焊料片之间的反应润湿，减少覆接面空洞的产生，提高可靠性，满足大功率模块的高可靠封装要求。CN112679220ACN112679220A权利要求书1/1页1.氮化硅陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用化学溶液对氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行预处理；采用还原气氛对经过预处理的氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行还原处理；按照铜箔片、焊料片、氮化硅陶瓷裸板、焊料片、铜箔片的叠设顺序装夹在工装夹具中；将工装夹具放置于真空炉中；采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述采用化学溶液对氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行预处理的步骤具体包括以下步骤：采用酸性溶液、碱性溶液对氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行前处理；对经过前处理的氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行水洗、乙醇洗；对经过水洗、乙醇洗的氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行烘干。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述采用还原气氛对经过预处理的氮化硅陶瓷裸板、铜箔片、焊料片进行还原处理的步骤中，还原温度为300℃～500℃。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述按照铜箔片、焊料片、氮化硅陶瓷裸板、焊料片、铜箔片的叠设顺序装夹在工装夹具中的步骤之前，包括以下步骤：在所述工装夹具的内表面贴敷云母纸。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板的步骤中，通过改变所述真空炉的温度和所述工装夹具的重量，控制铜箔片与氮化硅陶瓷裸板的焊接温度和焊接压力。6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，在所述采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板的步骤中，焊接温度范围为800℃～950℃。7.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，在所述采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板的步骤中，焊接压力范围为100g～2000g。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述采用AMB工艺使铜箔片与氮化硅陶瓷裸板焊接为一体化基板，得到氮化硅陶瓷覆铜基板的步骤之后，还包括以下步骤：对氮化硅陶瓷覆铜基板的空洞率进行测试。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷裸板的强度≥700MPa，热导率≥60W/(m·K),厚度为0.1mm～1mm；所述铜箔片采用无氧铜，所述无氧铜的纯度≥99.99％，厚度为0.1mm～2mm；所述焊料片采用Ag‑Cu‑Ti系焊料片,厚度为0.01mm～0.2mm。10.氮化硅陶瓷覆铜基板，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的氮化硅陶瓷覆铜基板的制备方法制成。2CN112679220A说明书1/7页氮化硅陶瓷覆铜基板及其制备方法技术领域[0001]本发明属于功率模块用陶瓷覆铜基板技术领域，更具体地说，是涉及一种氮化硅陶瓷覆铜基板及其制备方法。背景技术[0002]在军用武器装备与民用交通工具(例如，新能源汽车、高铁等)领域对功率模块均提出了大功率、高散热和高可靠的需求。传统的功率模块封装基板主要包括氧化铝覆铜基板和氮化铝覆铜基板，一方面，氧化铝陶瓷的热导率、氮化铝陶瓷的抗弯强度较低，导致陶瓷覆铜基板的耐温循次数低于500次，不能满足高可靠需求；另一方面，氧化铝和氮化铝陶瓷覆接的铜箔厚度均低于0.3mm，