CN107256830A - 一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法 - Google Patents

一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：(1)浆料的制备；(2)利用丝网印刷技术将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；(5)利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成设计要求的电路；(6)在氮化铝基板上镀镍；(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。该利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法可实现厚膜型氮化铝覆铜基板的国产化生产；氮化铝基板具有优良的导热性，绝缘和耐高电压的特性；无氧铜板具有极高的载流能力；氮化铝基板与无氧铜板间具有较高的附着强度和可靠性。

Description

一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法。
背景技术
国外的氮化铝覆铜技术始于上世纪就是年代，目前国外已经处于成熟的应用阶段，主要用于IGBT核心元件，主要应用在动力机车(高铁)、电动汽车、智能电网等领域。
目前IGBT的主要品牌有，飞兆(又名仙童快捷)三菱、富士、东芝、三社、三垦、西门康、英飞凌，IR。IGBT是绝缘栅双极型晶体管(IsolatedGateBipolarTransistor)，它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身，既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型，又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。
Infineon英飞凌科技(Eupec，英飞凌从西门子半导体事业部独立出来后收购的一家全资子公司，目前已经取消了Eupec(欧佩克)这个番号，统一使用Infineon品牌，继承了西门子BSM系列大功率IGBT模块和BU系列IGBT单管)目前属于世界上几家有高压大功率IGBT模块研发实力的公司，目前模块研发实力涵盖6500V3300V1700V1200V600V电压等级，电流从3300A-8A等级。有牵引动力级高性能模块，风力发电太阳能光伏发电，工业电机驱动模块到混合动力汽车模块。以及家电使用的Cipos600V8A-22A系列IPM模块。提供从MCU到模块驱动应用等一站式解决方案。英飞凌IGBT目前发展到了第四代成熟应用。第一代PT型IGBT(PunchThrough)穿透型技术。第二代NPT(NonPunchThrough)非穿透型IGBT，第三代Trench沟槽栅极技术，第四代Trench+Field-Stop沟槽栅+场终止技术，硅片的结温从125度发展到150度再到第四代的175度。半导体结温的提高，提升了IGBT晶圆的功率密度，在同等散热条件下功率密度更大。技术的进步降低了IGBT芯片的导通压降，减少了器件的导通损耗。
2011年5月25日，中国南车大功率IGBT产业化基地在株洲降重奠基，标志着我国首条8英寸IGBT芯片生产线项目正式启动。该项目由南车株洲所具体实施，总投资14亿元，预计2013年正式投产。建成后，该基地将具备年产12万片8英寸IGBT芯片和100万只大功率IGBT器件的能力，年产值超过20亿元。该基地除了芯片生产线以外，还将建设9条满足不同行业用的IGBT模块生产线。产品的等级从600伏到6500伏，满足轨道交通以及电动汽车、风力发电、太阳能发电、智能电网、高压变频、工业传动等多个行业的需求。基于南车的三大突出优势，使南车在国内IGBT技术突围和产业化中巩固领跑地位，并率先开花结果：一是技术储备，早在“十一五”，南车就在国内率先启动“高压IGBT元件研制”项目，2008年，南车时代电气(03898.HK)收购了知名功率半导体企业Dynex公司75％的股权；2010年，南车在海外成立功率半导体研发中心，具有面向全球布局的IGBT技术研发。二是产品积累，2009年，南车在株洲所建立了国内第一条小批量大功率IGBT模块封装线，目前自主生产的大功率IGBT器件已在国内部分地铁及机车上装车试经营，产品性能同等于国外产品，三是产业配套，南车目前已成为全球第三大轨道交通企业，自身就是国内最大的轨道交通用IGBT模块的用户，南车株洲深耕电动汽车研发和产业化多年，已累计交付混合动力公交车1000辆，占全国节能新能源客车保有量的1/7的份额，南车的1.65MW风机已销售577台，形成了年产风机1200台以上的能力，手持订单30亿元以上。
目前国内氮化铝覆铜技术不成熟，尚未实现国产化生产。因此，本发明提供一种厚膜型氮化铝覆铜基板，利用先进的氮化铝金属化技术以及高温钎焊技术，可实现厚膜型氮化铝覆铜基板的国产化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：
(1)浆料的制备；
(2)将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(1)浆料的制备方法为：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料进行混料，形成具有合适粘稠度的浆料。
作为本发明进一步的方案：所述金属封接焊料为金锡系列、金锗系列、AgCuTi系列或金铜系列的封接焊料。
作为本发明进一步的方案：所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精。
作为本发明进一步的方案：将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(5)利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法简单，利用先进的氮化铝金属化技术以及高温钎焊技术，可实现厚膜型氮化铝覆铜基板的国产化生产；制备的厚膜型氮化铝覆铜基板集合了功率电子封装材料所具有的各种优点：
①氮化铝基板具有优良的导热性，绝缘和耐高电压的特性；
②无氧铜板具有极高的载流能力；
③氮化铝基板与无氧铜板间具有较高的附着强度和可靠性；
④无氧铜板便于刻蚀图形，形成电路基板；
⑤无氧铜板具有可焊性，适用于铝丝键合。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：
(1)浆料的制备：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料，形成具有合适粘稠度的浆料；所述金属封接焊料为金锡系列的封接焊料。所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精；
(2)利用丝网印刷技术将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
实施例2
一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：
(1)浆料的制备：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料，形成具有合适粘稠度的浆料；所述金属封接焊料为金锗系列的封接焊料。所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精；
(2)利用丝网印刷技术将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
实施例3
一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：
(1)浆料的制备：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料，形成具有合适粘稠度的浆料；所述金属封接焊料为AgCuTi系列的封接焊料。所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精；
(2)利用丝网印刷技术将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
实施例4
一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，包括以下步骤：
(1)浆料的制备：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料，形成具有合适粘稠度的浆料；所述金属封接焊料为金铜系列的封接焊料。所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精；
(2)利用丝网印刷技术将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
实验例
对本发明实施例3制备的厚膜型氮化铝覆铜基板进行检测，检测结果见表1：
表1厚膜型氮化铝覆铜基板检测结果
该利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法简单，利用先进的氮化铝金属化技术以及高温钎焊技术，可实现厚膜型氮化铝覆铜基板的国产化生产；制备的厚膜型氮化铝覆铜基板集合了功率电子封装材料所具有的各种优点：
①氮化铝基板具有优良的导热性，绝缘和耐高电压的特性；
②无氧铜板具有极高的载流能力；
③氮化铝基板与无氧铜板间具有较高的附着强度和可靠性；
④无氧铜板便于刻蚀图形，形成电路基板；
⑤无氧铜板具有可焊性，适用于铝丝键合。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)浆料的制备；
(2)将上步所得浆料印刷到氮化铝基板上；
(3)对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗，干燥后备用；
(4)将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上；
(5)上将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹；
(6)在氮化铝基板上镀镍，即采用镀镍设备将镀镍液镀在上述氮化铝基板；
(7)在上述的基板上印刷阻焊区域。
2.根据权利要求1所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述步骤(1)浆料的制备方法为：将金属封接焊料研磨成粉状，然后将粉状的金属封接焊料与有机配料进行混料，形成具有合适粘稠度的浆料。
3.根据权利要求2所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述金属封接焊料为金锡系列、金锗系列、AgCuTi系列或金铜系列的封接焊料。
4.根据权利要求2所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述有机配料包括丁酮、PVB和酒精。
5.根据权利要求2所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，将粉状的金属封接焊料与有机配料通过球磨机混料。
6.根据权利要求1所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述步骤(2)采用丝网印刷机将浆料印刷到氮化铝基板上。
7.根据权利要求1所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述步骤(3)采用光学玻璃清洗流水线设备对无氧铜板和氮化铝基板进行清洗。
8.根据权利要求1所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述步骤(4)利用真空钎焊炉将无氧铜板封接到上步所得的氮化铝基板上。
9.根据权利要求1所述的利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法，其特征在于，所述步骤(5)利用蚀刻设备和蚀刻液体将无氧铜板蚀刻成要求图案和花纹。
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