CN103117256A - 陶瓷覆铜基板及其制造方法 - Google Patents

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张继东
贺贤汉
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Abstract

本发明陶瓷覆铜基板，包括：陶瓷基板；第一铜片，第一铜片设置在陶瓷基板的一侧；第二铜片，第二铜片设置在陶瓷基板的另一侧；第三铜片，第三铜片设置在陶瓷基板的一侧，第三铜片与第二铜片同侧，第三铜片设置在第二铜片的外侧；第四铜片，第四铜片设置在陶瓷基板的一侧，第四铜片与第一铜片同侧，第四铜片设置在第一铜片的外侧。第一铜片、第二铜片、第三铜片及第四铜片的表面包裹氧化亚铜。第一铜片、第二铜片、第三铜片及第四铜片的厚度为0.3mm。陶瓷基板的厚度为0.38mm。本发明满足特殊产品要求的大电流通过，厚铜DBC可以满足大电流通过，适合一些特殊产品要求的电流。

Description

陶瓷覆铜基板及其制造方法
技术领域
本发明属于半导体制造领域，涉及半导体制冷器、发电模块、功率半导体，特别是大电流元件的应用，特别是一种陶瓷覆铜基板及其制造方法。
背景技术
在陶瓷直接覆铜(DBC)产品中，因为受到两种材料的不同的热膨胀系数的制约，铜片的厚度是不能超过陶瓷厚度(针对双面覆铜产品)。
随着科技发展，功率产品对电流要求越来越大，但是受到热膨胀系数以及陶瓷的韧度的制约，当烧结铜片厚度超过陶瓷厚度时陶瓷片就会产生裂纹，绝缘性能，机械强度等下降甚至产品失去功能。传统制作方法已经不能生产厚度比例Cu∶ceramtec≥1∶1的产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应大电流密度的要求的陶瓷覆铜基板及其制造方法。
本发明陶瓷覆铜基板，包括：陶瓷基板；第一铜片，所述第一铜片设置在所述陶瓷基板的一侧；第二铜片，所述第二铜片设置在所述陶瓷基板的另一侧；第三铜片，所述第三铜片设置在所述陶瓷基板的一侧，所述第三铜片与所述第二铜片同侧，所述第三铜片设置在所述第二铜片的外侧；第四铜片，所述第四铜片设置在所述陶瓷基板的一侧，所述第四铜片与所述第一铜片同侧，所述第四铜片设置在所述第一铜片的外侧。
所述第一铜片、所述第二铜片、所述第三铜片及所述第四铜片的表面包裹氧化亚铜。所述第一铜片、所述第二铜片、所述第三铜片及所述第四铜片的厚度为0.3mm。所述陶瓷基板的厚度为0.38mm。
陶瓷覆铜基板制造方法，包括如下步骤：
第一步，用清洗液对陶瓷基板及铜片进行清洗；
第二步，对铜片进行氧化；
第三步，将第一铜片、第二铜片、第三铜片及第四铜片依次烧结到陶瓷基板上。
所述清洗液为酸碱溶液或去离子水。
所述第一铜片及所述第二铜片采用加热氧化法，氧化温度为500℃～1000℃，氧化时间为15min～30min，氧化气氛为氮气保护下的氧化气氛，其中氧含量为50ppm～300ppm。所述第三铜片及所述第四铜片采用加热氧化法，氧化温度为500℃～1000℃，氧化时间为5min～30min，氧化气氛为氮气保护下的氧化气氛，其中氧含量为50ppm～300ppm。
所述第一铜片的烧结温度为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～50ppm。所述第二铜片的烧结温度为1065℃～1075℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～50ppm。所述第三铜片及所述第四铜片的烧结温度为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～10ppm。
本发明陶瓷覆铜基板及其制造方法满足特殊产品要求的大电流通过，厚铜DBC可以满足大电流通过，适合一些特殊产品要求的电流。
附图说明
图1为本发明陶瓷覆铜基板结构示意图；
图2为本发明陶瓷覆铜基板制造方法步骤框图；
本发明陶瓷覆铜基板及其制造方法附图中附图标记说明：
1-陶瓷基板 2-第一铜片3-第二铜片
4-第三铜片 5-第四铜片
具体实施方式
下面结合附图对本发明陶瓷覆铜基板及其制造方法作进一步详细说明。
如图1所示，本发明陶瓷覆铜基板，包括：陶瓷基板1；第一铜片2，第一铜片2设置在陶瓷基板1的一侧；第二铜片3，第二铜片3设置在陶瓷基板1的另一侧；第三铜片4，第三铜片4设置在陶瓷基板1的一侧，第三铜片4与第二铜片3同侧，第三铜片4设置在第二铜片3的外侧；第四铜片5，第四铜片5设置在陶瓷基板1的一侧，第四铜片5与第一铜片2同侧，第四铜片5设置在第一铜片2的外侧。
第一铜片2、第二铜片3、第三铜片4及第四铜片5的表面包裹氧化亚铜。第一铜片2、第二铜片3、第三铜片4及第四铜片5的厚度为0.3mm。陶瓷基板1的厚度为0.38mm。
如图2所示，陶瓷覆铜基板制造方法，包括如下步骤：
第一步，用酸碱溶液、去离子水对铜片及陶瓷基板1进行清洗，去除表面的杂质。
第二步，用加热氧化对铜片进行加热处理。氧化温度设定为500℃～1000℃，第一铜片2及第二铜片3的氧化时间15min～30min，第三铜片4及第四铜片5的氧化时间5min～30min，氧化气氛为氮气保护下的氧化气氛，氧含量为50ppm～300ppm。
第三步，将第一铜片2烧结到陶瓷基板1上，温度设定为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为5ppm～50ppm。
将第二铜片3烧结到陶瓷基板1的另外一个侧面上，温度设定为1065℃～1075℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为5ppm～50ppm。
将第三铜片4烧结到陶瓷基板1上，设置在第二铜片3的外侧，温度设定为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为5ppm～10ppm。
将第四铜片5烧结到陶瓷基板1上，设置在第一铜片2的外侧，温度设定为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为5ppm～10ppm。
本发明陶瓷覆铜基板及其制造方法满足特殊产品要求的大电流通过，厚铜DBC可以满足大电流通过，适合一些特殊产品要求的电流。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (11)

1.陶瓷覆铜基板，其特征在于，包括：
陶瓷基板；
第一铜片，所述第一铜片设置在所述陶瓷基板的一侧；
第二铜片，所述第二铜片设置在所述陶瓷基板的另一侧；
第三铜片，所述第三铜片设置在所述陶瓷基板的一侧，所述第三铜片与所述第二铜片同侧，所述第三铜片设置在所述第二铜片的外侧；
第四铜片，所述第四铜片设置在所述陶瓷基板的一侧，所述第四铜片与所述第一铜片同侧，所述第四铜片设置在所述第一铜片的外侧。
2.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜基板，其特征在于，所述第一铜片、所述第二铜片、所述第三铜片及所述第四铜片的表面包裹氧化亚铜。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷覆铜基板，其特征在于，所述第一铜片、所述第二铜片、所述第三铜片及所述第四铜片的厚度为0.3mm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜基板，其特征在于，所述陶瓷基板的厚度为0.38mm。
5.陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，用清洗液对陶瓷基板及铜片进行清洗；
第二步，对铜片进行氧化；
第三步，将第一铜片、第二铜片、第三铜片及第四铜片依次烧结到陶瓷基板上。
6.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述清洗液为酸碱溶液或去离子水。
7.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述第一铜片及所述第二铜片采用加热氧化法，氧化温度为500℃～1000℃，氧化时间为15min～30min，氧化气氛为氮气保护下的氧化气氛，其中氧含量为50ppm～300ppm。
8.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述第三铜片及所述第四铜片采用加热氧化法，氧化温度为500℃～1000℃，氧化时间为5min～30min，氧化气氛为氮气保护下的氧化气氛，其中氧含量为50ppm～300ppm。
9.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述第一铜片的烧结温度为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～50ppm。
10.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述第二铜片的烧结温度为1065℃～1075℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～50ppm。
11.根据权利要求5所述的陶瓷覆铜基板制造方法，其特征在于，所述第三铜片及所述第四铜片的烧结温度为1065℃～1080℃，烧结时间为15min～35min，气氛为氮气保护的氧化气氛，其中氧含量为5ppm～10ppm。
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