CN105702588A - 加厚dbc基板制造方法及使用该方法制造的dbc基板 - Google Patents
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Abstract
本发明加厚DBC基板制造方法，包括如下步骤：第一步，对瓷片基材的表面进行前处理；第二步，对瓷片基材和铜片进行清洗；第三步，在第一保护气氛下对铜片进行氧化；第四步，在第二保护气氛下，将至少一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的至少一侧的表面上进行烧结处理；其中，烧结的温度为低于铜的熔点、但高于铜/氧系统的低共熔温度的DCB温度来实现。本发明加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板解决瓷厚≥2.0毫米DBC基板烧结，满足射频器件用DBC基板的产品需求。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造领域，涉及功率半导体，特别是射频器件方面的应用，特别是一种加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板。
背景技术
在陶瓷直接覆铜DBC基板产品中，瓷片的厚度一般是不超过1.0毫米。应用于射频领域的DBC基板，由于通过的电流大，要求表面的电感量大，要求瓷片的厚度2.0毫米以上。瓷厚小于1.0毫米DBC基板，表面的电感量小无法满足使用要求。
用传统的DBC基板制造工艺来生产瓷厚≥2.0毫米DBC基板，由于铜和陶瓷热传导系数相差较大，烧结时铜片与陶瓷无法很好结合：1)铜片与陶瓷会出现大面积未烧结现象；2)铜片与陶瓷结合面上产生大量气泡。导致良率低，无法量产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜与陶瓷基材结合面气泡少、良品率高的加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板。
为解决上述技术问题，本发明加厚DBC基板制造方法，包括如下步骤：第一步，对瓷片基材的表面进行前处理；第二步，对瓷片基材和铜片进行清洗；第三步，在第一保护气氛下对铜片进行氧化；第四步，在第二保护气氛下，将至少一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的至少一侧的表面上进行烧结处理；其中，烧结的温度为低于铜的熔点、但高于铜/氧系统的低共熔温度的DCB温度来实现。
第四步中，是将至少两个铜片分别平放在瓷片基材的两侧的表面上进行烧结复合。
第一步中，是用200目～300目氧化铝粉，3kgf/cm2～5kgf/cm2压力，对瓷片基材的表面进行喷砂处理。
第二步中，对瓷片基材和铜片清洗的清洗液为碱液和去离子水。
第三步中，对铜片进行氧化的温度设定为500℃～1000℃，氧化时间为15分钟～30分钟；第一保护气氛为氮气保护下的氧化气氛，氧含量为1000ppm～1800ppm。
第四步中，烧结处理分为第一次烧结和第二次烧结；其中第一次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的一侧的表面上进行烧结；第二次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的另一侧的表面上进行烧结。
第一次烧结的温度设定为1063℃～1075℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
第二次烧结的温度设定为1063℃～1080℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
DBC基板，所述DBC基板由根据权利要求1～8任意所述的加厚DBC基板制造方法制造而成。
所述DBC基板中的瓷片基材的厚度≥2毫米。
本发明加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板解决瓷厚≥2.0毫米DBC基板烧结，满足射频器件用DBC基板的产品需求。
附图说明
图1为本发明加厚DBC基板制造方法流程图；
图2为本发明DBC基板结构示意图；
图3A现有加工方法超声波扫描图片；
图3B本发明加工方法超声波扫描图片。
本发明加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板附图中附图标记说明：
1-瓷片基材2-铜片
具体实施方式
下面结合附图对本发明加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板作进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明加厚DBC基板制造方法主要包括对瓷片基材的表面进行前处理→对瓷片基材和铜片进行清洗→在第一保护气氛下对铜片进行氧化→烧结四个步骤。
第一步，选用厚度≥2毫米的瓷片基材，对瓷片基材的表面进行前处理。是用200目～300目氧化铝粉，3kgf/cm2～5kgf/cm2压力，对瓷片基材的表面进行喷砂处理，去除表面杂质并粗化表面。
第二步，对瓷片基材和铜片进行清洗。用碱溶液、去离子水进行铜片，瓷片的清洗去除材料表面的杂质和氧化物。
第三步，在第一保护气氛下对铜片进行氧化。对铜片进行氧化的温度设定为500℃～1000℃，氧化时间为15分钟～30分钟；第一保护气氛为氮气保护下的氧化气氛，氧含量为1000ppm～1800ppm。能明显减少烧结时的气泡，当陶瓷厚度小于2.0毫米，氧的含量就控制在1200ppm以下。
第四步，烧结，烧结处理分为第一次烧结和第二次烧结。
第一次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的一侧的表面上进行烧结。第一次烧结的温度设定为1063℃～1075℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
第二次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的另一侧的表面上进行烧结。第二次烧结的温度设定为1063℃～1080℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
最后，在将得到的铜陶瓷复合基片冷却到室温，形成加厚DBC基板。
这样形成的加厚DBC基板的剥离强度为9.1400N/mm，较之原来的2.9800N/mm，有很大的提升。
从新旧两种加工方法超声波扫描图片比较，很容易看出超声波图片中的白色点为铜瓷结合面上气泡，即铜与陶瓷未结合。如图3A，现有技术加工方法制作的DBC基板气泡较多并且较大，不能用于生产。而新加工方法制作产品，如图3B基本没有明显白色气泡，也就是说铜与陶瓷结合得较好，剥离强度也随之提高。
本发明加厚DBC基板制造方法及使用该方法制造的DBC基板解决瓷厚≥2.0毫米DBC基板烧结，满足射频器件用DBC基板的产品需求。
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 (10)
1.加厚DBC基板制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，对瓷片基材的表面进行前处理；
第二步，对瓷片基材和铜片进行清洗；
第三步，在第一保护气氛下对铜片进行氧化；
第四步，在第二保护气氛下，将至少一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的至少一侧的表面上进行烧结处理；
其中，烧结的温度为低于铜的熔点、但高于铜/氧系统的低共熔温度的DCB温度来实现。
2.根据权利要求1的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第四步中，是将至少两个铜片分别平放在瓷片基材的两侧的表面上进行烧结复合。
3.根据权利要求1的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第一步中，是用200目～300目氧化铝粉，3kgf/cm2～5kgf/cm2压力，对瓷片基材的表面进行喷砂处理。
4.根据权利要求1的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第二步中，对瓷片基材和铜片清洗的清洗液为碱液和去离子水。
5.根据权利要求1的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第三步中，对铜片进行氧化的温度设定为500℃～1000℃，氧化时间为15分钟～30分钟；第一保护气氛为氮气保护下的氧化气氛，氧含量为1000ppm～1800ppm。
6.根据权利要求2的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第四步中，烧结处理分为第一次烧结和第二次烧结；其中
第一次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的一侧的表面上进行烧结；
第二次烧结是将一个经过氧化处理的铜片平放在瓷片基材的另一侧的表面上进行烧结。
7.根据权利要求6的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第一次烧结的温度设定为1063℃～1075℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
8.根据权利要求6的加厚DBC基板制造方法，其特征在于，第二次烧结的温度设定为1063℃～1080℃，烧结时间为15分钟～30分钟；第二保护气氛为氮气保护的氧化气氛，氧含量为50ppm～120ppm。
9.DBC基板，其特征在于，所述DBC基板由根据权利要求1～8任意所述的加厚DBC基板制造方法制造而成。
10.根据权利要求9的DBC基板，其特征在于，所述DBC基板中的瓷片基材的厚度≥2毫米。
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