CN103117255A - Dbc基板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DBC基板，包括绝缘层以及形成于该绝缘层上的金属层，其中，部分的所述金属层延伸出所述绝缘层的边缘。本发明的DBC基板中，金属层的面积大于绝缘层的面积，使得金属层自绝缘层的边缘延伸，延伸的部分可以自身作为电极，也可以在延伸的金属层上焊接电极，因此，增加了DBC基板的可用空间,同时延伸的部分自身作为电极减少了点击的焊接工艺。

Description

DBC基板
技术领域
本发明属于电子制造领域，特别涉及一种DBC基板及应用该DBC基板的电子器件。
背景技术
对于功率型电子器件封装而言，基板除具备基本的布线（电互连）功能外，还要求具有较高的导热、绝缘、耐热、耐压能力与热匹配性能。因此，常用的MCPCB（金属核印刷电路板）难以满足功率型器件的封装散热要求；而对于LTCC和HTCC基板（低温或高温共烧陶瓷基板）而言，由于内部金属线路层采用丝网印刷工艺制成，易产生线路粗糙、对位不精准等问题。以DBC（直接键合铜-陶瓷基板）和DPC（直接镀铜-陶瓷基板）为代表的金属化陶瓷基板在导热、绝缘、耐压与耐热等方面性能优越，已成为功率型器件封装的首选材料，并逐渐得到市场的认可。
直接敷铜技术是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，其基本原理就是敷接过程前或过程中在铜与陶瓷之间引入适量的氧元素，在1065℃~1083℃范围内，铜与氧形成Cu-O共晶液，DBC技术利用该共晶液一方面与陶瓷基板发生化学反应生成CuAlO2或CuAl2O4相，另一方面浸润铜箔实现陶瓷基板与铜板的结合。直接敷铜陶瓷基板由于同时具备铜的优良导电、导热性能和陶瓷的机械强度高、低介电损耗的优点，所以得到广泛的应用。在过去的几十年里，敷铜基板在功率电子封装方面做出了很大的贡献，这主要归因于直接敷铜基板具有如下性能特点：热性能好、电容性能、高的绝缘性能、Si相匹配的热膨胀系数、电性能优越以及载流能力强。
DBC（Direct Bonded Copper）绝缘导热基板,具有热阻低、结合强度高,便于印制图形,可焊性好等优点,近十年来已广泛应用于诸如GTR、IGBT、MCT等电力电子模块中。DBC基板便于将微电子控制芯片与高压大电流执行芯片封装在同一模块之中,从而缩短和减少内部引线,提高了模块的可靠性并为功率模块智能化(Smart Power)创造了工艺条件,同时热阻的显著降低便于模块向更大的功率发展。
如图1和2所示，DBC基板包括绝缘层100以及形成于绝缘层100表面上的铜层200。在IGBT模块制造中，DBC基板有限的空间内包含了芯片焊接区域300、电极焊接区域400、键合线区域500，其中，芯片焊接区域安装有芯片600，电极焊接区域上焊接有电极700，键合线区域连接有键合线800。芯片焊接区域100占DBC的主要面积，在设计中需要留有有足够的空间进行芯片焊接。然而电极焊接区域本身也需要占据一定的空间，这直接限制了芯片焊接区域的空间。
有鉴于此，有必要提供一种新型的DBC基板，以增大芯片的焊接区域。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种DBC基板及应用该DBC基板的电子器件，本发明的DBC基板具有更大芯片焊接区域。
为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种DBC基板，包括绝缘层以及形成于该绝缘层上的金属层，其中，部分的所述金属层延伸出所述绝缘层的边缘。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的延伸出所述绝缘层边缘的金属层构成所述BDC基板的电极。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的延伸出所述绝缘层边缘的金属层上焊接有电极。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的金属层为铜层。
优选的，在上述的DBC基板中，所述金属层为铜合金。
优选的，在上述的DBC基板中，所述铜合金为铜锰合金、铜锌合金、铜铝合金、铜镁合金、铜锆合金或铜镍镁合金。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的绝缘层为陶瓷片。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的陶瓷片为氧化铝、氮化铝、氧化铍或碳化硅。
优选的，在上述的DBC基板中，所述的金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和第二金属层分别位于所述绝缘层的两侧。
本发明还公开了一种电子器件，该电子器件包括上述任一所述的DBC基板及焊接于该DBC基板上的芯片。
本发明的DBC基板中，金属层的面积大于绝缘层的面积，使得金属层自绝缘层的边缘延伸，延伸的部分可以自身作为电极，也可以在延伸的金属层上焊接电极，因此，与现有技术相比，本发明技术有以下优点：
1、增加了DBC基板的可用空间；（如相同大小DBC基板，焊接芯片数量增多）。
2、如果引出的铜层作为引出端，就免除了电极的焊接工序，因此也不会出现焊接失效的问题；
3、没有焊接层，提高了热循环可靠性问题；
4、没有焊接层，降低了电阻抗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为现有技术中DBC基板的俯视图；
图2所示为现有技术中BDC基板的侧视图；
图3所示为本发明具体实施例中DBC基板的俯视图；
图4所示为本发明具体实施例中DBC基板的侧视图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种DBC基板，包括绝缘层以及形成于该绝缘层上的金属层，其中，部分的所述金属层延伸出所述绝缘层的边缘。
需要说明的是，金属层不仅可以延伸出绝缘层的一个边缘，也可以是两个、三个或四个边缘。
优选的，在上述DBC基板中，延伸出所述绝缘层边缘的金属层可以构成所述BDC基板的电极；延伸出所述绝缘层边缘的金属层上也可以焊接有电极。
优选的，在上述DBC基板中，金属层为铜层或铜合金，所述铜合金为铜锰合金、铜锌合金、铜铝合金、铜镁合金、铜锆合金或铜镍镁合金；所述的绝缘层为陶瓷片，所述的陶瓷片为氧化铝、氮化铝、氧化铍或碳化硅。
优选的，在上述DBC基板中，所述的金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和第二金属层分别位于所述绝缘层的两侧。
本发明实施例还公开了一种电子器件，该电子器件包括上述DBC基板及焊接于该DBC基板上的芯片。
本发明在DBC制作工艺中，铜层始终保持固态，所以铜层尺寸可以比绝缘层的尺寸更大，多出的铜层可以作为电路的引脚，也可以在多出的铜层上再进行焊接。因此增加了DBC基板的可用空间。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
图3和图4所示分别为本发明具体实施例中DBC基板的俯视图和侧视图。
参图3和图4所示，DBC基板包括绝缘层11以及形成在绝缘层11上金属层12。
绝缘层11为陶瓷片，陶瓷片可以选自氧化铝、氮化铝、氧化铍或碳化硅。
金属层12包括第一金属层和第二金属层，第一金属层和第二金属层分别形成于绝缘层11的上下两侧。
在其他实施例中，金属层12也可以仅形成于绝缘层11的一侧。
金属层12的材质优选为铜，也可以为铜合金，当为铜合金时，优选为铜锰合金、铜锌合金、铜铝合金、铜镁合金、铜锆合金或铜镍镁合金。
金属层12的部分延伸出绝缘层11的边缘。该处可以延伸出绝缘层11的一个边缘，也可以是两个、三个或四个边缘。
延伸出绝缘层11边缘的金属层引出端121可以直接作为电极，也可以在金属层引出端121上焊接电极。
由于电极20设置于绝缘层11的外部，因此不占据绝缘层11表面空间，相较于现有技术，节约了电极区域，因此绝缘层11上可用空间增大。
DBC基板表面还定义有键合线区域30和芯片焊接区域40，芯片焊接区域40上焊接有芯片50。
综上所述，本发明的DBC基板中，金属层的面积大于绝缘层的面积，使得金属层自绝缘层的边缘延伸，延伸的部分可以自身作为电极，也可以在延伸的金属层上焊接电极，因此，与现有技术相比，本发明技术有以下优点：
1、增加了DBC基板的可用空间；（如相同大小DBC基板，焊接芯片数量增多）。
2、如果引出的铜层作为引出端，就免除了电极的焊接工序，因此也不会出现焊接失效的问题；
3、没有焊接层，提高了热循环可靠性问题；
4、没有焊接层，降低了电阻抗。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种DBC基板，包括绝缘层以及形成于该绝缘层上的金属层，其特征在于：部分的所述金属层延伸出所述绝缘层的边缘。
2.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述的延伸出所述绝缘层边缘的金属层构成所述BDC基板的电极。
3.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述的延伸出所述绝缘层边缘的金属层上焊接有电极。
4.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述的金属层为铜层。
5.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述金属层为铜合金。
6.根据权利要求5所述的DBC基板，其特征在于：所述铜合金为铜锰合金、铜锌合金、铜铝合金、铜镁合金、铜锆合金或铜镍镁合金。
7.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述的绝缘层为陶瓷片。
8.根据权利要求7所述的DBC基板，其特征在于：所述的陶瓷片为氧化铝、氮化铝、氧化铍或碳化硅。
9.根据权利要求1所述的DBC基板，其特征在于：所述的金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和第二金属层分别位于所述绝缘层的两侧。
10.一种电子器件，其特征在于：包括权利要求1至9任一所述的DBC基板及焊接于该DBC基板上的芯片。
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