[发明专利]一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板及其制备方法。该氮化硅陶瓷散热翅覆铜板包括氮化硅陶瓷板和金属导电层，在氮化硅陶瓷层和金属导电层之间磁控溅射一层氧化铝层或者金属硅层的过渡层用来焊接氮化硅陶瓷层和金属导电层。解决了氮化硅陶瓷与金属铜板或铝板难以焊接的问题，同时在远离金属层的一侧设置散热翅，增大散热面积，提升散热效率，能满足大功率IGBT封装的需求。

技术领域

本发明涉及先进结构陶瓷电路领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板及其制备方法。

背景技术

陶瓷覆铜板作为IGBT散热封装关键部件，目前有三种陶瓷覆铜板基板陶瓷使用，分别是氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板和氮化硅陶瓷基板，氧化铝基陶瓷基板是最常用的陶瓷基板，由于它具有好的绝缘性、好的化学稳定性、好的力学性能和低的价格，但由于氧化铝陶瓷基片相对低的热导率、与硅的热膨胀系数匹配不好。作为高功率模块封装材料，氧化铝材料的应用前景不容乐观。氮化铝陶瓷基板散热性能优，但其抗热振性能差导致其高可靠应用方面受限。

为实现大功率电力电子器件高密度三维模块化封装，需要开发可靠性更高、耐温性能更好、载流能力更强的陶瓷覆铜基板。氮化硅陶瓷具有低的2.4倍于氧化铝和氮化铝的抗弯强度，因此具有比氮化铝和氧化铝高的多的可靠性，尤其是高强度可以实现其与厚铜基板的覆接，大幅提高基板的热性能。相对于氮化铝和氧化铝，氮化硅陶瓷覆铜板在电流承载能力、散热能力、力学性能、可靠性等方面均具有明显优势。同时，β-Si3N4陶瓷具有潜在的较高热导率(200～320W/m·K)，更能满足大功率需求。但是氮化硅陶瓷金属化尤其是与厚铜板和厚铝板焊接是关键难点。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的一方面是提供一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板，包括氮化硅陶瓷板和金属导电层，在氮化硅陶瓷层和金属导电层之间磁控溅射一层过渡层。

优选的，过渡层为氧化铝层或者金属硅层。

优选的，过渡层为厚度为50～100nm。

优选的，氮化硅陶瓷层远离金属导电层的一侧有散热翅。

优选的，散热翅为瓦楞形散热翅或者柱形散热翅。

优选的，氮化硅陶瓷层厚度为0.5mm～2mm，散热翅为0.5mm～5mm。

优选的，金属导电层为铜箔或者铝箔，厚度为0.1mm～2.5mm。

另一方面，本发明提供了一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板的制备方法，包括以下步骤：

a)制备带有散热翅的氮化硅陶瓷板；

b)在散热翅相反的氮化硅陶瓷板平面上磁控溅射过渡层；

c)在氮化硅陶瓷板的过渡层上覆金属导电层。

优选的，氮化硅陶瓷层厚度为0.5mm～2mm，散热翅为0.5mm～5mm，散热翅为瓦楞形散热翅或者柱形散热翅。

优选的，过渡层为氧化铝层或者金属硅层，金属导电层为铜箔或者铝箔，厚度为0.1mm～2.5mm。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种氮化硅陶瓷散热翅覆铜板及其制备方法。该覆铜板包括氮化硅陶瓷板和金属导电层，在氮化硅陶瓷层和金属导电层之间磁控溅射一层氧化铝层或者金属硅层的过渡层用来焊接氮化硅陶瓷层和金属导电层。解决了氮化硅陶瓷与金属铜板或铝板难以焊接的问题，同时在远离金属层的一侧设置散热翅，增大散热面积，提升散热效率，能满足大功率IGBT封装的需求。

附图说明

图1为氮化硅陶瓷散热翅覆铜板结构示意图。

具体实施方式