CN116180079B - 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法 - Google Patents

一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116180079B
CN116180079B CN202310246975.1A CN202310246975A CN116180079B CN 116180079 B CN116180079 B CN 116180079B CN 202310246975 A CN202310246975 A CN 202310246975A CN 116180079 B CN116180079 B CN 116180079B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
temperature
area
clad ceramic
clad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310246975.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116180079A (zh
Inventor
董明锋
蔡俊
李炎
臧明伟
王嘉俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Fulehua Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Fulehua Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Fulehua Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Jiangsu Fulehua Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202310246975.1A priority Critical patent/CN116180079B/zh
Publication of CN116180079A publication Critical patent/CN116180079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116180079B publication Critical patent/CN116180079B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/12Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/04Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F27B9/045Furnaces with controlled atmosphere
    • F27B9/047Furnaces with controlled atmosphere the atmosphere consisting of protective gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/12Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • F27B2009/124Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27MINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS OF THE CHARGES OR FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS
    • F27M2003/00Type of treatment of the charge
    • F27M2003/08Curing; Baking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明公开了一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,涉及覆铜陶瓷载板加工领域,旨在解决覆铜陶瓷载板会产生裂纹的问题,其技术方案要点是:一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,在覆铜陶瓷基板制备时至少包括以下步骤:其一、覆铜陶瓷基板在图形转移时在图形面上增加若干蚀刻孔;其二、覆铜陶瓷基板制作完成后将其放在治具上进行阶梯高温烘烤,烘烤温度≥70℃。本发明的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法能够有效避免覆铜陶瓷载板产生裂纹,使覆铜陶瓷载板成品率高。

Description

一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法
技术领域
本发明涉及覆铜陶瓷基板加工领域,更具体地说,它涉及一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法。
背景技术
在DCB的生产工艺中,陶瓷的金属化过程尤为重要。因为Al2O3—DBC工艺的重点就是在基板的制备过程中,有效地控制铜箔与氧化铝陶瓷界面上共晶液相的产生、分布以及降温过程的固化行为。铜的热膨胀系数比瓷片要大得多,在覆接温度(1065℃-1083℃)下,铜的膨胀比瓷片的膨胀要大得多,铜片的膨胀会附加给瓷片一个外力,会给产品带来一定程度的翘曲,增加了覆铜陶瓷载板的使用局限性,会在一定程度上破坏瓷片的内部结构,带来瓷片裂纹,影响产品性能。
因此需要提出一种方案来解决这个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,通过在图形转移时增加蚀刻孔,并经过高温烘烤,从而解决瓷片产生裂纹的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,在覆铜陶瓷基板制备时至少包括以下步骤:其一、覆铜陶瓷基板在图形转移时在图形面增加若干蚀刻孔;其二、覆铜陶瓷基板制作完成后将其放在治具上进行阶梯高温烘烤,烘烤温度≥70℃。
本发明进一步设置为:在其一步骤中,蚀刻孔所处位置为大于4平方毫米的铜岛上,蚀刻孔之间的距离为0.5-2cm,铜厚为h,则每个蚀刻孔顶部距离最低点距离为0.5h-h,蚀刻孔的孔径为0.2-1.0mm。
本发明进一步设置为:在其二步骤中,高温烘烤包括在具有稀有气体保护的隧道炉内进行。
本发明进一步设置为:所述隧道炉至少包括进料口、马弗区、冷却区以及出料口,其中马弗区包含11个温区,每个温区长度为8-15inch。
本发明进一步设置为:所述11个温区分为升温区1-4区,恒温区5-8区,降温区9-11区。
本发明进一步设置为:其中升温1区温度为100±20℃,升温2区温度为200±20℃,升温3区温度为300±20℃,升温4区温度为360±40℃;恒温5-8区温度为360±40℃;冷却9区温度为300±20℃,冷却10区温度为200±20℃,冷却11区温度为100±20℃。
本发明进一步设置为:所述隧道炉的进料口,出料口,升温区,恒温区,降温区均通入稀有气体。
本发明进一步设置为:所述稀有气体为氮气,其中进出料口的氮气流量为70±10L/min,升温区和降温区的的氮气流量为50±10L/min,恒温区的氮气流量为30±10L/min。
本发明进一步设置为:所述隧道炉的运转带速为2.0±1inch/min。
本发明进一步设置为:所述治具包括底部垫片和顶部压板,所述底部垫片为洁净的氧化铝瓷片,顶部压板为石英板,所述石英板的压板重量根据覆铜陶瓷载板的瓷片厚度进行调整,重量范围为5-10kg。
综上所述,本发明具有以下有益效果:通过图形转移时在铜片上蚀刻若干个应力释放孔,减少内应力的过度集中,同时配合在阶梯高温下烘烤消除铜瓷之间热膨胀系数不同带来的应力,从而避免瓷片发生裂纹。
附图说明
图1为未加蚀刻孔的陶瓷覆铜载板;
图2为加蚀刻孔的覆铜陶瓷载板;
图3为覆铜陶瓷载板经过一次高温后的放大图;
图4为本发明经过五次加热后的覆铜陶瓷载板的放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明进行详细描述。
本发明基于覆铜陶瓷基板的加工工艺,包括覆铜陶瓷的烧结-图形转移(贴膜、曝光、蚀刻)-切割。
本技术方案主要包括两步:第一步,覆铜陶瓷基板在图形转移时在图形面增加若干蚀刻孔;第二步,覆铜陶瓷载板制作完成后,即切割工艺完成后,将其放在特定的治具上在隧道炉内以一定的温度和气氛下进行阶梯高温烘烤。
具体要求如下:
第一步中所提到的蚀刻孔所处位置为大于4平方毫米的铜岛上,当存在小于4平方毫米的铜岛时可以不进行蚀刻孔,铜岛即覆铜陶瓷基板表面的铜片,在铜片上进行蚀刻出孔,蚀刻孔之间的距离为0.5-2cm,当铜片的厚度为h,则每个蚀刻孔顶部距离最低点距离为0.5h-h,蚀刻孔的孔径为0.2-1.0mm。
第二步中所提到的隧道炉为具有氮气保护的隧道炉,也可以是其他稀有气体,整个隧道炉分为进料口,出料口,马弗区和冷却区,马弗区包含11个温区,每个温区长度为8-15inch,每个温区的充入一定流量的稀有气体作为保护气体。
其中,隧道炉11个温区分为升温区1-4区,恒温区5-8区,降温区9-11区,其中升温1区温度为100±20℃,升温2区温度为200±20℃,升温3区温度为300±20℃,升温4区温度为360±40℃;恒温5-8区温度为360±40℃;冷却9区温度为300±20℃,冷却10区温度为200±20℃,冷却10区温度为100±20℃。
而隧道炉进料口,出料口,升温区,恒温区,进出料口的氮气流量为70±10L/min,升温区和降温区的氮气流量为50±10L/min,恒温区的氮气流量为30±10L/min。
同时,隧道炉的运转带速为2.0±1inch/min。
在第二步中所提到的特定的治具分为两部分:底部垫片和顶部压板,底部垫片为洁净的氧化铝瓷片,顶部压板为一定重量的石英板,压板重量根据覆铜陶瓷载板的瓷片厚度进行调整,重量范围为5-10kg。
以下做具体的说明:
参照图1,为普通覆铜陶瓷载板的外观。
在图1所示的铜岛上增加图2所示的蚀刻孔,蚀刻孔的长0.6mm,宽0.3mm。
在完成蚀刻以及切割后得到制备好的覆铜陶瓷载板。
将切割后具有蚀刻孔的覆铜陶瓷载板均匀的放在氧化铝垫片上,顶部放置重量为7Kg的顶部压板,以2.5inch/min的带速在隧道炉中平稳的烘烤。
其中升温1区温度为95℃,升温2区温度为200℃,升温3区温度为310℃,升温4区温度为360℃;恒温5-8区温度为360℃;冷却9区温度为310℃,冷却10区温度为200℃,冷却10区温度为90℃。
其中进出料口的氮气流量为70L/min;升温区和降温区的氮气流量为50L/min,恒温区的氮气流量为30L/min。
烘烤完成后得到本发明的覆铜陶瓷载板。
如图4为烘烤后的覆铜陶瓷载板在经5次高温(330℃)加热过程后通过电子显微镜看到的状态,可以看到没有瓷裂发生。
作为对比,图3没有蚀刻孔且没有经过隧道炉高温烘烤步骤的覆铜陶瓷载板在经过一次高温(330℃)加热过程后的表面状态,经过电子显微镜放大后可以看出具有裂纹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于,在覆铜陶瓷基板制备时至少包括以下步骤:其一、覆铜陶瓷基板在图形转移时在图形面上增加若干蚀刻孔;其二、覆铜陶瓷基板制作完成后将其放在治具上进行阶梯高温烘烤,烘烤温度≥70℃;
在其一步骤中,蚀刻孔所处位置为大于4平方毫米的铜岛上,蚀刻孔之间的距离为0.5-2cm,铜厚为h,则每个蚀刻孔顶部距离最低点距离为0.5h-h,蚀刻孔的孔径为0.2-1.0mm;
在其二步骤中,阶梯高温烘烤包括在具有稀有气体保护的隧道炉内进行。
2.根据权利要求1所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述隧道炉至少包括进料口、马弗区、冷却区以及出料口,其中马弗区包含11个温区,每个温区长度为8-15inch。
3.根据权利要求2所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述11个温区分为升温区1-4区,恒温区5-8区,降温区9-11区。
4.根据权利要求3所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:其中升温1区温度为100±20℃,升温2区温度为200±20℃,升温3区温度为300±20℃,升温4区温度为360±40℃;恒温5-8区温度为360±40℃;冷却9区温度为300±20℃,冷却10区温度为200±20℃,冷却11区温度为100±20℃。
5.根据权利要求2所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述隧道炉的进料口,出料口,升温区,恒温区,降温区均通入稀有气体。
6.根据权利要求5所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述稀有气体为氮气,其中进出料口的氮气流量为70±10L/min,升温区和降温区的氮气流量为50±10L/min,恒温区的氮气流量为30±10L/min。
7.根据权利要求1所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述隧道炉的运转带速为2.0±1 inch/min。
8.根据权利要求1所述的一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法,其特征在于:所述治具包括底部垫片和顶部压板,所述底部垫片为洁净的氧化铝瓷片,顶部压板为石英板,所述石英板的压板重量根据覆铜陶瓷载板的瓷片厚度进行调整,重量范围为5-10kg。
CN202310246975.1A 2023-03-15 2023-03-15 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法 Active CN116180079B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310246975.1A CN116180079B (zh) 2023-03-15 2023-03-15 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310246975.1A CN116180079B (zh) 2023-03-15 2023-03-15 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116180079A CN116180079A (zh) 2023-05-30
CN116180079B true CN116180079B (zh) 2024-01-23

Family

ID=86438431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310246975.1A Active CN116180079B (zh) 2023-03-15 2023-03-15 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116180079B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956507A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 光颉科技股份有限公司 金属化陶瓷板体的制法
CN109266997A (zh) * 2018-10-30 2019-01-25 广东技术师范学院 一种适用于高温环境的金属工件双层涂层及其制作方法
CN112164687A (zh) * 2020-09-07 2021-01-01 江苏富乐德半导体科技有限公司 一种覆铜陶瓷基板及其制备方法
CN113474311A (zh) * 2019-02-21 2021-10-01 康宁股份有限公司 具有铜金属化贯穿孔的玻璃或玻璃陶瓷制品及其制造过程
CN114230359A (zh) * 2020-09-09 2022-03-25 比亚迪股份有限公司 一种陶瓷覆铜板及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670216B2 (en) * 2001-10-31 2003-12-30 Ixys Corporation Method for manufacturing a power semiconductor device and direct bonded substrate thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956507A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 光颉科技股份有限公司 金属化陶瓷板体的制法
CN109266997A (zh) * 2018-10-30 2019-01-25 广东技术师范学院 一种适用于高温环境的金属工件双层涂层及其制作方法
CN113474311A (zh) * 2019-02-21 2021-10-01 康宁股份有限公司 具有铜金属化贯穿孔的玻璃或玻璃陶瓷制品及其制造过程
CN112164687A (zh) * 2020-09-07 2021-01-01 江苏富乐德半导体科技有限公司 一种覆铜陶瓷基板及其制备方法
CN114230359A (zh) * 2020-09-09 2022-03-25 比亚迪股份有限公司 一种陶瓷覆铜板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116180079A (zh) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100470756C (zh) 静电卡盘
US11395373B2 (en) Wafer holder with tapered region
US5618351A (en) Thermal processing apparatus and process
CN109053196B (zh) 一种大尺寸高温共烧陶瓷的烧结方法
EP0219254B1 (en) Joined ceramic-metal composite
JP2009252971A (ja) 金属セラミックス接合基板及びその製造方法及び金属セラミックス接合体
JP2006203022A (ja) 透明導電膜製膜装置及び多層透明導電膜連続製膜装置並びにその製膜方法
CN116180079B (zh) 一种解决覆铜陶瓷载板高温下瓷片裂纹的方法
CN117303932B (zh) 一种彻底解决湿法氧化dbc烧结大气泡的方法
CN107527851B (zh) 陶瓷静电卡盘装置及其制备工艺
CN107658220B (zh) 一种功率半导体芯片正面铝层金属化方法
KR101211551B1 (ko) 진공처리장치 및 진공처리방법
CN107527852B (zh) 陶瓷静电卡盘装置及其制造工艺
JP2022525595A (ja) ラメラセラミック構造
CN111926305A (zh) 一种用于led晶圆制程的载盘
CN216624228U (zh) 一种用于led晶圆制程的装置
CN113831143B (zh) 电子陶瓷基片一体烧结方法
CN114195527A (zh) 一种台阶结构高温共烧陶瓷的烧结方法
JP6677530B2 (ja) ガラス成形型および曲面ガラスの製造方法
KR101900547B1 (ko) 세라믹 기판 제조용 적층 시스템 및 이를 이용한 세라믹 기판의 제조 방법
EP3041047B1 (en) Metallization for preventing substrate warpage
CN110197790B (zh) 一种iii-v族半导体晶圆的退火方法
JP4007598B2 (ja) サセプタおよびその製造方法
CN220509984U (zh) 一种降低碎片率的快插高低型顶齿及硅板插卸设备
CN216902837U (zh) 用于芯片退火的退火装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant