[发明专利]DBC基板的制造方法及使用该方法制造的DBC基板

说明书

技术领域

本发明属于DBC基板制造技术领域，涉及功率半导体模块、大规模集成电路、大功率LED及聚光光伏等，特别是电流密度大、热阻低的厚铜薄瓷DBC基板的制造方法。

背景技术

随着目前功率器件电流密度的进一步增加，对器件的散热能力提出了更高的要求，在DBC基板产品中，陶瓷的厚度一般是不超过1.0毫米，由于电流密度的增大，也就是表面的电感量增大，那么需要增加DBC基板中陶瓷的厚度来达到目的，用传统的制造工艺生产陶瓷厚度大于1.0毫米的DBC基板，无法达到散热要求，虽可通过降低陶瓷的厚度，增加铜片的厚度来达到目的，但在常规技术中，在分开两次键合铜片与陶瓷的过程中，由于铜片与陶瓷的之间的巨大应力容易产生陶瓷碎裂、局部大泡、表面融化等问题。

发明内容

本发明提供了一种解决在两次烧结过程中因铜与陶瓷的巨大应力出现的陶瓷碎裂、局部大泡、表面融化、铜与承烧板粘连等问题的DBC基板的制造方法以及使用该方法制造的DBC基板。

为解决上述问题，一种DBC基板的制造方法，所述DBC基板包括在承烧板上的第一铜片、铜片上的陶瓷基材、所述陶瓷基材上的第二铜片，上述DBC基板的制作包括如下步骤：

(1)将第一铜片和第二铜片表面清洗，使用碱性溶液除油，再用酸性溶液除去表面氧化层；

(2)所述陶瓷基材表面使用碱性溶液清洗；

(3)将经过步骤(1)处理的第一铜片和第二铜片与陶瓷基材接触的一面进行氧化处理并形成氧化层；

(4)将经过步骤(3)处理的第一铜片、第二铜片与经过步骤(2)处理的陶瓷基材贴合后放置在承烧板后同时对第一铜片、第二铜片和陶瓷基材进行烧结处理。

通过上述步骤完成在陶瓷基材双面同时键合铜片的DBC工艺过程。

进一步地，所述的碱性溶液中氢氧根浓度为0.002mol/L～0.5mol/L，使用喷淋清洗，清洗时间为1min～10min，溶液温度30～60℃；

进一步地，所述的酸性溶液中氢离子浓度为0.002mol/L～0.5mol/L，使用喷淋清洗，清洗时间为1min～10min，溶液温度30～60℃；

进一步地，对铜片进行氧化的方法为热氧化，温度为300℃～900℃，炉内氧含量为50ppm～1000ppm，氧化时将铜片贴合在氧化用承烧板上，形成只有单面氧化层的铜片，解决常规氧化过程制作的铜片双面均被氧化的问题。

进一步地，所述烧结处理为网带烧结炉高温处理，烧结炉高温区温度为1055℃～1075℃，高温区保温时间1min～15min，烧结炉内氧含量为0ppm～200ppm；

进一步地，所述承烧板的材料使用稳定、耐高温且与铜及铜氧化物润湿性能差的材料，如碳化硅或氮化硅或氮化铝陶瓷等，确保在高温过程中无氧化层的一面铜与承烧板不能反应烧结在一起，解决在烧结键合过程中铜片与承烧板出现粘连或粘合的问题。所述承烧板的厚度为0.5毫米～3毫米。

DBC基板，由根据权利要求1-6任意所述的DBC基板制造方法而成；

用所述的DBC基板的制造方法制作而成的DBC基板中陶瓷基材的厚度≤0.38毫米，第一铜片和第二铜片的厚度≥0.4毫米。

常规DBC烧结过程分为2次烧结，先将氧化后的铜片与陶瓷第一面进行烧结，然后将单面的DBC基板反过来，陶瓷与铜的氧化层接触进行第二面烧结，由于铜的热膨胀系数为16.7×10-6m/℃，氧化铝陶瓷热膨胀系数为7.2×10-6m/℃，经过1055℃～1075℃高温烧结后冷却，单面DBC基板翘曲严重，常在第二面烧结前需要对单面DBC基板进行整平，在整平过程中可能出现陶瓷破裂的问题，同时即使存在不需要整平的情况，也存在边缘不能完全烧结的风险。

而本发明提供DBC基板的制造方法及使用该方法制造出的DBC基板解决了DBC基板在陶瓷厚度≤0.38毫米、铜片厚度≥0.4毫米的烧结，陶瓷基材两侧的铜片同时键合烧结使得两侧的应力几乎相同，能够有效解决陶瓷基材和铜片因膨胀系数不同出现的陶瓷碎裂等问题，使用这种制造方法制备的DBC基板剥离强度高、孔洞率低、抗温度循环性能好，同时这种制造方法对铜片单面进行氧化，避免了双面氧化后在烧结过程铜片与承烧板粘连的问题，通过一次烧结完成DBC基板的制作，简化了两次烧结工艺条件，节约了生产成本。

附图说明

图1为本发明DBC基板的制造方法烧结示意图；

图中：1、承烧板；2、第一铜片；3、陶瓷基材；4、第二铜片。

具体实施方式