[发明专利]一种陶瓷基板覆铜及高功率电子芯片全铜互联封装方案

说明书

本发明提供了一种陶瓷基板覆铜及高功率电子芯片全铜互联封装方案，具体步骤包括：S1陶瓷基板表面沉积铜层作为粘接层；S2在所述粘结层表面涂敷纳米铜交联剂，印刷包括陶瓷基板、粘接层、纳米铜交联剂的电路，并烘烤制备预制件；S3在所述预制件上，安装背部镀铜的芯片；S4在所述芯片的金属焊盘上放置纳米铜交联剂连接铜夹；S5整体烧结所述预制件、芯片、纳米铜交联剂连接铜夹，完成芯片与基板的稳固连接，本专利中的封装新设计可以解决陶瓷覆铜困难的问题，简化了基板和封装的制造工艺程序，并且大大减少了封装中的界面阻隔，提升了其工作的可靠性和满足大功率电子产品的大电流要求。

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种陶瓷基板覆铜及全铜高功率电子芯片封装互联方案。

背景技术

陶瓷基板以其高导热性在高功率电子封装广受青睐，为了与芯片的高效结合和满足高导热导电要求，陶瓷基板表面需以覆铜箔或覆铝等厚层金属，其后仍需要中间一个固芯片材料完成与芯片的连接，目前采用的导电银胶或者烧结银材料作为中间的装片材料。为了保证装片材料与基板处的结合，通常覆铜表面还需要再覆银，十分花费。此外，封装中过多存在不同材料的界面会降低封装的导热导电性能和增加封装的失效风险。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明从节省材料和制造成本和提升封装可靠性，提供了一种陶瓷基板覆铜及全铜高功率电子芯片封装互联方案，包括以下制备步骤：

S1陶瓷基板表面沉积铜层作为粘接层；

S2在所述粘结层表面涂敷纳米铜交联剂，印刷包括陶瓷基板、粘接层、纳米铜交联剂的电路，并烘烤制备预制件；

S3在所述预制件上安装背部镀铜的芯片；

S4在所述芯片的金属焊盘上放置纳米铜交联剂连接铜夹；

S5整体烧结所述预制件、芯片、纳米铜交联剂连接铜夹，完成芯片与基板的稳固连接；

所述烧结条件为：烧结气氛为无氧或者还原气氛，温度200-400℃，时间为1-60min。

优选地，所述烘烤包括：在无氧条件下进行，温度40℃～120℃，时间10min～60min，压力0MPa-5MPa。

优选地，所述铜层包含过渡层，所述过渡层材料为Ti；铜层总厚度500nm～5000nm。

优选地，所述生长铜层方法为：气相沉积或化学沉积。

优选地，通过丝网印刷或钢网印刷或点刷铜层表面涂敷纳米铜交联剂。

优选地，所述纳米铜交联剂为：纳米铜膏或纳米铜膜。

优选地，在安装芯片前放置固芯片材料，所述固芯片材料为铜膏、铜膜、铜预制件。

由以上任一方法制备的一种陶瓷基板覆铜及全铜的高功率电子芯片封装器件包括：陶瓷基板，铜层，纳米铜交联剂，芯片铜焊盘，铜夹；所述陶瓷基板通过铜层及纳米铜交联剂与芯片连接；所述芯片铜焊盘与铜夹通过纳米铜交联剂连接。

优选地，所述陶瓷基板，铜层，芯片铜焊盘垂直方向的宽度保持一致，所述纳米铜交联剂均匀的涂覆在铜层上方；所述芯片铜焊盘在芯片上方一侧，并于边缘部分留有区域，所述纳米铜交联剂均匀涂敷在芯片铜焊盘上方。

优选地，所述铜夹水平贴附于纳米铜交联剂上，并延水平方向延伸。