CN115700012A - 双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板、其制造方法及具有其的双面冷却型功率模块 - Google Patents

双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板、其制造方法及具有其的双面冷却型功率模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陶瓷电路基板，更具体地，涉及一种双面冷却型功率模块中作为基板使用的陶瓷电路基板。本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，包括以下步骤：a)准备具有第一面及平行于第一面的第二面的陶瓷基板；以及b)在所述第一面上形成具有段差的三维铜图案，所述b)步骤包括以下步骤：b‑1)在所述陶瓷基板的第一面上形成基底铜层；以及b‑2)在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥以形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层，缩减所述铜浆料层的高度差后，利用热处理方法形成至少一个铜层，以形成凸出于所述基底铜层的第一阶铜结构。根据本发明的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法具有以下优点：可在陶瓷基板上形成立体图案，以与安装于基板上的各种形态的半导体元件对应。

Description

双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板、其制造方法及具有其 的双面冷却型功率模块
技术领域
本发明涉及陶瓷电路基板，更具体地，涉及一种在双面冷却型功率模块中作为基板使用的陶瓷电路基板。
背景技术
广泛应用于移动设备、家用电器和车辆等的功率半导体(Power Semiconductor)起到转换、处理和控制功率的作用。
用于供给电力的功率元件等需要高电流和高电压的功率半导体器件，由于其发热量非常大，因此将由Al2O3、AlN、ZTA(Zirconia Toughened Alumina)、Si3N4等陶瓷材料制成的基板作为用于安装功率半导体器件的基板而使用。Al2O3、AlN、ZTA、Si3N4等陶瓷具有高绝缘性和机械强度以及较高的散热性能，适合用作高功率半导体的基板。此外，陶瓷电路基板需要具有陶瓷基板上形成的导电图案。作为导电图案，主要使用Al或Cu图案。
制造陶瓷电路基板的现有技术有DBC(Direct Bonded Copper)、AMB(ActiveMetal Brazing Copper)、DPC(Direct Plating Copper)，最普遍的方法是DBC技术。
DBC技术是通过高温氧化工艺将铜箔(Copper Foil)粘合到陶瓷的一面或两面后，对铜箔进行图案化而制造陶瓷电路基板的方法。为了粘合基板和铜箔，利用铜-氧(copper-oxygen)共晶液相(eutectic)。粘合是在铜的熔点1083℃以下的温度下，包含约30ppm氧的氮气气氛中进行的。DBC方法为了将粘合的铜箔形成为一定的图案而需进行蚀刻工序。经蚀刻后，将Ni、Ag和Au镀覆在Cu图案的表面上。DBC技术具有良好的机械强度和粘合力的优点。然而，由于铜箔的最小厚度有限，可通过蚀刻形成的图案受到限制，并且在没有生成氧化铜的粘合表面上存在气孔，因此存在热循环稳定性下降的缺点。
AMB技术是通过将活性金属合金夹设到陶瓷和铜箔界面之间，以此粘合陶瓷和铜箔，所述活性金属合金为通过在亲氧且高熔点的金属(Ti、Zr、Hf等)中添加Cu、Ag等，使熔点降低的金属合金。如同DBC，粘合后的Cu图案通过对铜箔进行蚀刻而形成。
DPC技术是利用薄膜工艺、蚀刻工艺及镀覆工艺来制造陶瓷电路基板的方法。用Ti、TiW等沉积晶种(Seed)层后，涂布光刻胶(PR，Photo Resist)，进行图案化后，通过Cu镀覆形成Cu层。Cu层的厚度被限制在约150μm以内。
这种现有的制作陶瓷电路基板的技术由于通过蚀刻工序来形成图案，因此存在图案形态受限的局限性。
特别是，为了对应各种类型的半导体器件，图案之间需具有厚度差，或者需在图案上形成第二图案和第三图案，由于现有技术很难达到上述目的，因此存在很难制造双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的问题。
由于现有的陶瓷电路基板中图案之间难以形成厚度差，因此通过在图案中的一部分上配置间隔件的方法来形成高度差。然而这导致存在Mo-Cu合金构成的导电性间隔件的导热率低，需要进行将间隔件安装到图案上的附加工艺的问题。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国授权专利第0477866号
(专利文献2)韩国公开专利第2014-0127228号
(专利文献3)韩国授权专利第1393760号
(专利文献4)韩国公开专利第2014-0095083号
(专利文献5)韩国公开专利第2020-0069017号
(专利文献6)韩国授权专利第1956996号
发明内容
【技术问题】
为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种无需额外的间隔件的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板。
此外，本发明的目的在于，提供该双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法。
此外，本发明的目的在于，提供一种无需额外的间隔件的双面冷却型功率模块。
【技术方案】
为了实现上述目的，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，包括以下步骤：a)准备具有第一面及平行于第一面的第二面的陶瓷基板；以及b)在所述第一面上形成具有段差的三维铜图案；所述b)步骤包括：b-1)在所述陶瓷基板的第一面上形成基底铜层；以及b-2)在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后通过进行热处理的方法形成至少一个铜层，从而形成凸出于所述基底铜层的第一阶铜结构。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述b)步骤进一步包括b-3)在所述第一阶铜结构中的一部分上印刷铜浆料后通过进行热处理的方法形成至少一个铜层，从而在所述第一阶铜结构上形成第二阶铜结构的步骤。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述第一阶铜结构和第二阶铜结构的热膨胀系数为10×10-6/℃以下。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述第一阶铜结构和第二阶铜结构的表层铜层是通过印刷表层浆料后经热处理形成，所述表层浆料不包含玻璃料，且为包含5至60重量百分比的氧化铜(Cu2O)粒子和平均粒径为1至5μm的细铜粒子并且收缩率为10％至15％的铜浆料。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述b-1)步骤包括在所述陶瓷基板的第一面上接合铜箔的步骤。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述b-1)步骤包括在所述陶瓷基板的第一面上印刷接合浆料后经热处理形成接合铜层的步骤，所述接合浆料为包含玻璃浆料(Glass Frit)、无机物粒子、氧化铜粒子及铜粒子且收缩率为3％以下的浆料。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，所述b-1)步骤包括在所述陶瓷基板的第一面上印刷接合浆料后经热处理形成接合铜层的步骤，所述表层浆料不包含玻璃料，且为包含5至60重量百分比的氧化铜(Cu2O)粒子和平均粒径为1至5μm的细铜粒子并且收缩率为10％至15％的铜浆料。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板，包括：陶瓷基板，其具有第一面及平行于第一面的第二面；以及三维铜图案，其形成于所述第一面上且具有段差，所述三维铜图案包括：基底铜层，其形成于所述陶瓷基板的第一面上；以及第一阶铜结构，其由至少一个铜层构成且凸出于所述基底铜层，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后进行热处理。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板，进一步包括由至少一个铜层构成第二阶铜结构，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述第一阶铜结构的一部分上印刷铜浆料后进行热处理。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块，包括：第一陶瓷电路基板，其包括具有第一面及平行于第一面的第二面的第一陶瓷基板，形成于所述第一陶瓷基板的第一面上且具有段差的三维第一铜图案；第二陶瓷电路基板，其包括具有与所述第一面相距一定距离面对的第三面及平行于第三面的第四面的第二陶瓷基板和形成于所述第二陶瓷基板的第三面上且具有段差的三维第二铜图案；以及至少一个功率元件，其布置于所述三维第一铜图案与所述三维第二铜图案之间，一面与所述三维第一铜图案的表面接合，另一面与所述三维第二铜图案的表面接合，所述三维第一铜图案包括：基底铜层，其形成于所述第一陶瓷基板的第一面上；以第一阶铜结构，其由至少一个铜层构成且凸出于所述基底铜层，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后进行热处理。
此外，本发明提供一种双面冷却型功率模块，进一步包括由至少一个铜层构成的第二阶铜结构，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述第一阶铜结构的一部分上印刷铜浆料后进行热处理。
【有益效果】
根据本发明的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法具有以下优点：可在陶瓷基板上形成立体图案，以与基板上安装的各种形态的半导体元件对应。
根据本发明的双面冷却型功率模块，由于不采用低导热率的间隔件，可提高散热性能。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的双面冷却型功率模块的示意图。
图2是图1所示的第一陶瓷电路基板与第二陶瓷电路基板的立体图。
图3是图1所示的基底铜层的示图。
图4是图1所示的第一陶瓷电路基板的一部分的示图。
图5是根据本发明一实施例的陶瓷电路基板的制造方法的流程图。
图6是图5的铜图案形成步骤的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例，能够以相互不同的多种形态实现，本实施例仅用于更加完整地公开本发明，并为了向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地告知发明的范畴而提供。
在本说明书中，形成于另一层“上”的层可以指紧邻于另一层上形成的层，还可以指形成于另一层上的中间层或者形成于中间层上的层。
图1是根据本发明一实施例的双面冷却型功率模块的示意图。如图1所示，根据本发明一实施例的双面冷却型功率模块(100)包括至少一个功率元件(30)、第一陶瓷电路基板(10)、第二陶瓷电路基板(20)、接合层(40)及铸模(50)。
功率元件(30)例如可以是GTO(gate turn-off thyristor)半导体元件或者IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)半导体元件等。功率元件(30)可通过切换功能执行以下功能，即将从电池等供电部供应的电源转换为驱动马达用电源并提供。
虽未详细图示，功率元件(30)包括半导体层及分别形成于半导体层的上下侧的电极。
第一陶瓷电路基板(10)和第二陶瓷电路基板(20)起到将功率元件(30)产生的热传递给散热板(未图示)的作用。
第一陶瓷电路基板(10)包括第一陶瓷基板(11)、第一铜图案(12)及第一防翘曲图案(13)。
第一陶瓷基板(11)具有第一面(111)及平行于该第一面(111)的第二面(112)。第一陶瓷基板(11)应该具有高导热性且高导电性。第一陶瓷基板(11)例如可以是由Al2O3、AlN、ZTA、Si3N4等陶瓷材料构成的基板。
第一铜图案(12)在第一陶瓷基板(11)的第一面(111)的不同位置上以不同的高度形成三维。即，第一铜图案(12)具有与安装的功率元件(30)的电极等的形态对应的二维图案，基于功率元件(30)的厚度差，根据不同位置可具有不同的高度。第一铜图案(12)中应该能够有高电流流动。
第一铜图案(12)具有形成于第一陶瓷基板(11)第一面(111)上的基底铜层(121)、形成于基底铜层(121)上的第一阶铜结构(122)及形成于第一阶铜结构(122)上的第二阶铜结构(123)。第一阶铜结构(122)形成在基底铜层(121)的一部分上而非全部，第二阶铜结构(123)形成在第一阶铜结构(122)的一部分上。在本实施例中，第二阶铜结构(123)只形成于具有更小面积的矩形截面的第一阶铜结构(122)上。
基底铜层(121)可通过在第一陶瓷基板(11)的第一面(111)上利用高温氧化工艺粘合铜箔，并将粘合的铜箔进行图案化形成。为了粘贴第一陶瓷基板(11)与铜箔，利用铜-氧气(copper-oxygen)共晶液相(eutectic)。接合可在铜的熔点即1083℃以下的温度下，包括约30ppm氧气的氮气气氛下进行。
基底铜层(121)还可以通过在第一陶瓷基板(11)的第一面(111)上印刷铜浆料后进行干燥烧结形成。还可以通过利用多个铜浆料形成多个铜层来形成基底铜层(121)。
例如，如图3所示，基底铜层(121)可包括接合铜层(121a)、叠层铜层(121b)、表层铜层(121c)。
接合铜层(121a)可通过丝网印刷术方法印刷接合浆料后经热处理的方法形成。
接合浆料可包括玻璃浆料(Glass Frit)、无机物粒子、氧化铜粒子、铜粒子、溶剂及粘合剂。玻璃浆料为辅助烧结铜(Cu)粒子的烧结辅助剂的同时起到对接合铜层(121a)与第一陶瓷基板(10)进行接合的作用。
无机物粒子可包括选自Al2O3、CaO、ZrO2粉末中的至少一个粉末。无机物粒子用于降低接合浆料的收缩率。在本发明中浆料的收缩率通过将浆料印刷为圆盘状后进行干燥和烧结，并将干燥后及烧结后的圆盘直径进比较的方法来进行测量。接合浆料的收缩率优选为3％以下。
为了改善与第一陶瓷基板(10)的接合特性，添加氧化铜(CuO，Cu2O)粒子。例如，当氧化铝(Al2O3)基板作为第一陶瓷基板(10)使用时，氧化铜与氧化铝发生反应形成CuAlO2和CuAl2O4，可提高接合特性。
印刷后对接合浆料层进行干燥并去除溶剂。然后对干燥的接合浆料层进行压制，缩减接合浆料层的高度差。对形成有压制接合浆料层的第一陶瓷基板(10)进行热处理，并对接合浆料层进行烧结，从而形成接合铜层(121a)。
叠层铜层(121b)通过在接合铜层(121a)上印刷叠层浆料后进行干燥、压制及烧结形成。叠层铜层(121b)起到增加基底铜层(121)的厚度的作用。
叠层浆料包含无机物粒子、铜粒子、溶剂及粘合剂。无机物粒子可包括选自Al2O3、CaO、ZrO2粒子中的至少一个粒子。无机物粒子用于降低接合浆料的收缩率。叠层浆料与接合浆料不同，不包含玻璃浆料。叠层浆料与接合浆料相比，收缩率高。叠层浆料的收缩率优选为3％至9％。
当需要300μm以上较厚的基底铜层(121)时，形成叠层铜层(121b)的步骤可执行多次，或者还可以只对印刷、干燥、压制过程执行多次。
表层铜层(121c)通过在叠层铜层(121b)上印刷表层浆料后进行干燥、压制及烧结形成。表层铜层(121c)起到提供致密的表面的作用。
表层浆料包含氧化铜(Cu2O)粒子、铜粒子、溶剂及粘合剂，但不包含玻璃浆料。铜粒子包括平均粒径为1至5μm细铜粒子。表层浆料中包含5至60重量百分比的细铜粒子。细铜粒子起到提高第三铜层(23)的密度的作用。氧化铜(Cu2O)粒子可在烧结过程中形成共晶液相。表层浆料的收缩率优选为10％至15％。
此外，当基底铜层(121)不需要具有较厚的厚度时，基底铜层(121)还可以只由接合铜层(121a)和表层铜层(121c)构成。此外，当功率元件(30)等与基底铜层(121)不接合时，也可以不形成表层铜层(121c)。
第一阶铜结构(122)和第二阶铜结构(123)通过铜浆料印刷工艺形成。第一阶铜结构(122)和第二阶铜结构(123)可由多个铜层形成。第一阶铜结构(122)和第二阶铜结构(123)的热膨胀系数优选为10×10-6/℃以下。这是为了减少与功率元件(30)的热膨胀系数差。
如图4所示，第一阶铜结构(122)可包括接合铜层(122a)、叠层铜层(122b)、表层铜层(122c)。优选包括表层铜层(122c)。当铜箔作为基底铜层(121)使用时，还优选包括接合铜层(122a)。第一阶铜结构(122)的厚度可通过叠层铜层(122b)的层数调节。
接合铜层(122a)、叠层铜层(122b)、表层铜层(122c)可利用与形成基底铜层(121)的接合铜层(121a)、叠层铜层(121b)、表层铜层(121c)所使用的接合浆料、叠层浆料、表层浆料具有相同成份的浆料形成。此外，为了控制热膨胀系数或者收缩率，还可以使用在无机物粒子或者铜粒子的指定含量范围内经部分调节的接合浆料、叠层浆料、表层浆料而形成。
如图4所示，第二阶铜结构(123)可包括接合铜层(123a)、叠层铜层(123b)、表层铜层(123c)。优选包括表层铜层(123c)。第二阶铜结构的厚度可通过叠层铜层(123c)的层数调节。接合铜层(123a)可省略。接合铜层(123a)、叠层铜层(123b)、表层铜层(123c)可利用与形成基底铜层(121)的接合铜层(121a)、叠层铜层(121b)、表层铜层(121c)所使用的接合浆料、叠层浆料、表层浆料具有相同成份的浆料形成。此外，为了控制热膨胀系数或者收缩率，还可以使用在无机物粒子或者铜粒子的指定含量范围内经部分调节的接合浆料、叠层浆料、表层浆料而形成。
再参照图1，第一防翘曲图案(13)在第一陶瓷基板(11)的第二面(112)上形成。第一防翘曲图案(13)可接合有散热板。第一防翘曲图案(13)在形成第一铜图案(12)的烧结过程中起到防止第一陶瓷基板(11)发生翘曲的作用。
第二陶瓷电路基板(20)包括第二陶瓷基板(21)、第二铜图案(22)及第二防翘曲图案(23)。
第二陶瓷基板(21)具有相距第一面(111)一定距离且面对的第三面(211)及平行于该第三面(211)的第四面(212)。
第二铜图案(22)在第二陶瓷基板(20)的第三面(211)的不同位置上以不同的高度形成三维。第二防翘曲图案(23)在第二陶瓷基板(21)的第四面(212)上形成。第二防翘曲图案(23)可接合有散热板。
第二陶瓷电路基板(20)和第一陶瓷电路基板(10)虽然在形态上存在部分差异，但实质上为相同构件，因此省略其详细说明。
本发明利用不同位置以不同的高度形成的第一铜图案(12)和第二铜图案(22)，在利用不同厚度的功率元件(30)来制造功率模块时能够补正基于功率元件(30)间的厚度偏差的段差。
功率元件(30)布置于第一铜图案(12)与第二铜图案(22)之间。功率元件(30)的一面与第一铜图案(12)的表面接合，另一面与第二铜图案(22)的表面接合。
如图1所示，较厚的左侧功率元件(30)与第一铜图案(10)的第一阶铜结构(122)及第二铜图案(20)的第一阶铜结构(222)接合。此外，较薄的右侧功率元件(30)与第一铜图案(10)的第二阶铜结构(123)及第二铜图案(20)的第二阶铜结构(223)接合。
功率元件(30)通过接合层(40)与第一铜图案(12)和第二铜图案(22)接合。接合层(40)可以是焊接层。
为了第一陶瓷电路基板(10)与第二陶瓷电路基板(20)之间的绝缘，铸模(50)可填充在第一陶瓷电路基板(10)与第二陶瓷电路基板(20)之间。
图5是根据本发明一实施例的陶瓷电路基板的制造方法的流程图。下面参照图5对图1所示的第一陶瓷电路基板(10)的制造方法进行简要地说明。
如图5所示，根据本发明一实施例的陶瓷电路基板的制造方法包括：准备具有第一面及平行于第一面的第二面的陶瓷基板的步骤(S1)；在第一面上形成具有段差的三维铜图案的步骤(S2)；以及在第二面上形成翘曲防止图案的步骤(S3)。
首先，对准备陶瓷基板(11)的步骤(S1)进行说明。
陶瓷基板(11)如上所述可以是由Al2O3、AlN、ZTA(Zirconia Toughened Alumina)、Si3N4等陶瓷材料构成的基板。陶瓷基板(11)具有第一面(111)及平行于第一面(111)的第二面(112)。
然后参照图6对在第一面(111)上形成具有段差的三维铜图案(12)的步骤(S2)进行说明。
本步骤包括在陶瓷基板(11)的第一面(111)上形成基底铜层(121)的步骤(S21)；在基底铜层(121)的一部分上形成第一阶铜结构(122)的步骤(S22)；以及在第一阶铜结构(122)的一部分上形成第二阶铜结构(123)的步骤(S23)。
形成基底铜层(121)的步骤可通过利用高温氧化工艺在第一面(111)上附接铜箔后对附接的铜箔进行图案化的方法形成。
此外，本步骤还可以利用如下的浆料印刷方法形成。
首先，利用丝网印刷术方法印刷铜浆料后进行干燥，并去除溶剂。
然后，将干燥的铜浆料层进行压制，以缩减铜浆料层的高度差。
然后，对形成有压制的铜浆料层的陶瓷基板(11)进行热处理，并对铜浆料层进行烧结。热处理profile包括为了去除粘合剂而在氮气气氛下提供少量的水蒸气或者氧气的烘培(bakeout)步骤；对铜(Cu)粒子进行液相烧结的步骤；以及冷却步骤。
为了防止铜(Cu)的氧化，对铜(Cu)粒子进行液相烧结的步骤优选在氮气气氛下进行。
全部烧结所需时间大致为50至90分钟，可在如马弗式热处理炉的连续式热处理炉中进行或者在如烤箱的布置式热处理炉中进行。
当基底铜层(121)由其它各铜层形成时，按照铜浆料反复执行上述步骤。铜浆料可使用上述的接合浆料、叠层浆料或者表层浆料。
然后，对在第二面(112)上形成翘曲防止图案(13)的步骤(S3)进行说明。
翘曲防止图案(13)为简单的矩形截面的图案，这一点与铜图案(12)存在差异。翘曲防止图案(13)与铜图案(12)一起分步骤形成。
即，在形成基底铜层(121)的步骤中，利用相同的方法在第二面(112)上形成对应的翘曲防止图案层。当利用浆料印刷工艺形成基底铜层(121)时，在陶瓷基板(11)的两面(111、112)印刷浆料，并进行干燥和压制后一次性烧结，从而将基底铜层(121)及对应的翘曲防止图案层一次性地形成。当基底铜层(121)由多层构成时，对应的翘曲防止图案层也将由多层构成。
此时，为了使基底铜层(121)对应的翘曲防止图案层与基底铜层(121)的体积比为0.9至1.1，对翘曲防止图案层的厚度进行调节。这是为了防止在烧结过程中陶瓷基板(11)向一侧翘曲。当基底铜层(121)所对应的翘曲防止图案层由多个子铜层构成时，为了使基底铜层(121)的子铜层与其对应的翘曲防止图案层的子铜层的体积比分别为0.9至1.1，优选对各翘曲防止图案层的子铜层的厚度进行调节。
在形成第一阶铜结构(122)的步骤和形成第二阶铜结构(123)的步骤中，对应的翘曲防止图案层同样利用浆料印刷方法形成。此时，为了使翘曲防止图案与铜结构的体积比为0.9至1.1，同样对翘曲防止图案的厚度进行调整。
以上，对本发明的优选实施例进行了图示和说明，但本发明并不局限于上述特定的优选实施例，在不脱离权利要求书中请求保护的本发明主旨的前提下，本发明所属技术领域的普通技术人员可进行各种变形，这些变形均属于权利要求书中记载的范围。
【附图标记的说明】
100：双面冷却型功率模块
10：第一陶瓷电路基板
11：第一陶瓷基板
12：第一铜图案
121：基底铜层
122：第一阶铜结构
123：第二阶铜结构
13：第一防翘曲图案
20：第二陶瓷电路基板
21：第二陶瓷基板
22：第二铜图案
23：第二防翘曲图案

Claims (11)

1.一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，包括以下步骤：
a)准备具有第一面及平行于第一面的第二面的陶瓷基板；以及
b)在所述第一面上形成具有段差的三维铜图案,
所述b)步骤包括：
b-1)在所述陶瓷基板的第一面上形成基底铜层；以及
b-2)在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后通过进行热处理的方法形成至少一个铜层，从而形成凸出于所述基底铜层的第一阶铜结构。
2.如权利要求1所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述b)步骤进一步包括：b-3)在所述第一阶铜结构中的一部分上印刷铜浆料后通过进行热处理的方法形成至少一个铜层，从而在所述第一阶铜结构上形成第二阶铜结构的步骤。
3.如权利要求1所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述第一阶铜结构和第二阶铜结构的热膨胀系数为10×10-6/℃以下。
4.如权利要求3所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述第一阶铜结构和第二阶铜结构的表层铜层是通过印刷表层浆料后经热处理形成，所述表层浆料不包含玻璃料，且为包含5至60重量百分比的氧化铜(Cu2O)粒子和平均粒径为1至5μm的细铜粒子并且收缩率为10％至15％的铜浆料。
5.如权利要求1所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述b-1)步骤包括在所述陶瓷基板的第一面上接合铜箔的步骤。
6.如权利要求1所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述b-1)步骤包括在所述陶瓷基板的第一面上印刷接合浆料后经热处理形成接合铜层的步骤，
所述接合浆料为包含玻璃浆料(Glass Frit)、无机物粒子、氧化铜粒子及铜粒子且收缩率为3％以下的浆料。
7.如权利要求6所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其中，所述b-1)步骤包括在所述接合铜层或者所述接合铜层上形成的中间层上印刷表层浆料后经热处理形成表层铜层的步骤，
所述表层浆料不包含玻璃料，且为包含5至60重量百分比的氧化铜(Cu2O)粒子和平均粒径为1至5μm的细铜粒子并且收缩率为10％至15％的铜浆料。
8.一种双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板，包括：
陶瓷基板，其具有第一面及平行于第一面的第二面；以及
三维铜图案，其形成于所述第一面上且具有段差，
所述三维铜图案包括：
基底铜层，其形成于所述陶瓷基板的第一面上；以及
第一阶铜结构，其由至少一个铜层构成且凸出于所述基底铜层，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后进行热处理。
9.如权利要求8所述的双面冷却型功率模块用陶瓷电路基板，其中，进一步包括由至少一个铜层构成第二阶铜结构，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述第一阶铜结构的一部分上印刷铜浆料后进行热处理。
10.一种双面冷却型功率模块，包括：
第一陶瓷电路基板，其包括具有第一面及平行于第一面的第二面的第一陶瓷基板，形成于所述第一陶瓷基板的第一面上且具有段差的三维第一铜图案；
第二陶瓷电路基板，其包括具有与所述第一面相距一定距离面对的第三面及平行于第三面的第四面的第二陶瓷基板和形成于所述第二陶瓷基板的第三面上且具有段差的三维第二铜图案；以及
至少一个功率元件，其布置于所述三维第一铜图案与所述三维第二铜图案之间，一面与所述三维第一铜图案的表面接合，另一面与所述三维第二铜图案的表面接合，
所述三维第一铜图案包括：
基底铜层，其形成于所述第一陶瓷基板的第一面上；以及
第一阶铜结构，其由至少一个铜层构成且凸出于所述基底铜层，所述至少一个铜层通过以下方法形成：在所述基底铜层的一部分上印刷铜浆料并进行干燥形成铜浆料层，通过压制所述铜浆料层来缩减所述铜浆料层的高度差后进行热处理。
11.如权利要求10所述的双面冷却型功率模块，其中，进一步包括具有至少一个铜层的第二阶铜结构，所述第二阶铜结构通过以下方法形成：在所述第一阶铜结构的一部分上印刷铜浆料后进行热处理。
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