CN103715101A - 直接覆铜陶瓷基板的热压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法，包括如下步骤：第一步，将铜覆在陶瓷基材的上、下两个面上并进行烧结；第二步，将烧结得到的DCB基板置于热压模具内，在保护气氛或真空中，通过热压模具对DCB基板进行热压。本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法通过对烧结之后的DCB基板进行再处理，通过在一定温度下施加不同的压力，有效解决由DBC基板翘曲问题，翘曲率将达到0.4%以下。

Description

直接覆铜陶瓷基板的热压方法
技术领域
本发明属于半导体制造领域，特别是一种直接覆铜陶瓷基板的加工方法。
背景技术
直接敷铜陶瓷基板（以下简称DCB基板）由于具有优良的电绝缘性能、高导热性、较好的热循环性能、优异的软钎焊性、高的附着强度，并且能像PCB板一样刻蚀出各种图形，因此已广泛应用于半导体制冷器、功率半导体模块、固体继电器、高频电源开关、混合动力汽车、大功率LED等领域。对应用于高端功率器件的DCB基板而言，外观性能要求也在逐步提高。特别是对基板的翘曲，因其直接影响芯片的焊接性能，故对于基板的翘曲方向以及翘曲率都有相应的要求。然而因铜和陶瓷，以及结合层之间的热膨胀系数差异导致烧结后的DCB基板发生翘曲，特别是如果DCB基板两侧铜厚有差异的情况下翘曲就会更难控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效解决由DBC基板翘曲问题的直接覆铜陶瓷基板的热压方法。
为解决上述技术问题，本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法，包括如下步骤：
第一步，将铜覆在陶瓷基材的上、下两个面上并进行烧结；
第二步，将烧结得到的DCB基板置于热压模具内，在保护气氛或真空中，通过热压模具对DCB基板进行热压。
所述热压的温度为200℃～950℃。
所述热压的时间为1分钟～100小时。
所述热压的压力为单位面积10Pa～200MPa。
所述保护气氛为惰性气体。
所述保护气氛为N2或Ar或He。
所述热压模具的材料为不锈钢或铁或氧化铝或氮化铝或氮化硅或碳化硅或它们的两种或多种的组合。
本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法通过对烧结之后的DCB基板进行再处理，通过在一定温度下施加不同的压力，有效解决由DBC基板翘曲问题，翘曲率将达到0.4%以下。
附图说明
图1为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例一烧结示意图；
图2为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例一热压示意图；
图3为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例二烧结示意图；
图4为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例二热压示意图；
图5为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例三烧结示意图；
图6为本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法实施例三热压示意图。
本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法附图中附图标记说明：
1-陶瓷基材  2-上覆铜  3-下覆铜
4-热压模具
具体实施方式
下面结合附图对本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法作进一步详细说明。
施例一，采用0.3毫米的上覆铜2、0.32毫米的Al2O3陶瓷基材1、0.2毫米的下覆铜3。
首先采用正常烧结工艺，如图1所示，烧结温度设定为1060℃～
1075℃，烧结时间为10分钟～25分钟，气氛为氮气保护的弱氧气氛，氧含量为5ppm～40ppm，先烧0.3毫米的上覆铜2，再烧0.2毫米的下覆铜3，形成DBC基板，保证DBC基板整体呈正向翘曲。
然后进行热压，如图2所示，将DBC基板反向置于氧化铝材质的热压模具4内，单位面积施加的压力为500Pa，在N2保护气氛下，加热至800℃，热压90秒，并随炉冷却。
施例二，采用0.25毫米的上覆铜2、0.25毫米的Al2O3陶瓷基材1、0.2毫米的下覆铜3。
首先采用正常烧结工艺，如图3所示，烧结温度设定为1068℃～
1075℃，烧结时间为10分钟～25分钟，气氛为氮气保护的弱氧气氛，氧含量为70ppm～100ppm，先烧0.2毫米的下覆铜3，再烧0.25毫米的上覆铜2，形成DBC基板，保证DBC基板整体呈正向翘曲。
然后进行热压，如图4所示，将DBC基板反向置于不锈钢材质的热压模具4内，单位面积施加的压力为500Pa，在N2保护气氛下，加热至700℃，热压30分钟，并随炉冷却。
施例三，采用0.3毫米的上覆铜2、0.635毫米的AlN陶瓷基材1、0.2毫米的下覆铜3。
首先采用正常烧结工艺，如图5所示，烧结温度设定为1068℃～1075℃，烧结时间为10分钟～25分钟，气氛为氮气保护的弱氧气氛，氧含量为70ppm～100ppm，先烧0.3毫米的上覆铜2，再烧0.2毫米的下覆铜3，形成DBC基板，保证DBC基板整体呈正向翘曲。
然后进行热压，如图6所示，将DBC基板反向置于碳化硅材质的热压模具4内，单位面积施加的压力为300Pa，在真空环境下，加热至900℃，热压60分钟，并随炉冷却。
本发明直接覆铜陶瓷基板的热压方法通过对烧结之后的DCB基板进行再处理，通过在一定温度下施加不同的压力，有效解决由DBC基板翘曲问题，翘曲率将达到0.4%以下。
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 (7)

1.直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，将铜覆在陶瓷基材的上、下两个面上并进行烧结；
第二步，将烧结得到的DCB基板置于热压模具内，在保护气氛或真空中，通过热压模具对DCB基板进行热压。
2.根据权利要求1所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述热压的温度为200℃～950℃。
3.根据权利要求1所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述热压的时间为1分钟～100小时。
4.根据权利要求1所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述热压的压力为单位面积10Pa～200MPa。
5.根据权利要求1所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述保护气氛为惰性气体。
6.根据权利要求5所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述保护气氛为N2或Ar或He。
7.根据权利要求1所述的直接覆铜陶瓷基板的热压方法，其特征在于，所述热压模具的材料为不锈钢或铁或氧化铝或氮化铝或氮化硅或碳化硅或它们的两种或多种的组合。
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