[发明专利]一种陶瓷覆铜板的制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷覆铜板的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性金属焊料制粉后筛粉，得到粒径为5μm‑20μm的活性金属焊料粉体；活性金属焊料的组分及其质量百分含量为：Cu 21％‑24％、Sn 5％‑10％、In 5％‑10％、Ti 3％‑5％、余量为Ag；(2)将质量比为(85‑90)：(10‑15)的活性金属焊料粉体与活性焊料载体混合制成活性焊膏；(3)在陶瓷基片表面印制活性焊膏层；(4)将表面印制活性焊膏层的陶瓷基片置于真空炉中进行排胶；(5)将排胶后的陶瓷基片与铜箔装配后进行真空烧结，得到陶瓷覆铜板。本发明制备的陶瓷覆铜板焊后孔洞低、翘曲可控、热循环寿命高。

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，具体涉及一种陶瓷覆铜板的制备方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)是一种MOS结构双极器件，具有双极晶体管和场效应晶体管的优点，同时开关速度快、工作频率高、驱动功率小、安全工作区大，是电力电子领域中最重要的大功率器件，大规模应用于电动汽车、高铁机车、智能电网等领域，是绿色经济的核“芯”。

陶瓷覆铜板是铜-陶瓷-铜三层结构的复合材料。它具有陶瓷的高散热性、高绝缘性、高机械强度、热膨胀与芯片匹配的特性，又兼有无氧铜电流承载能力强、焊接和键合性能好、热导率高的特性，是IGBT模块的关键封装材料之一。

随着新能源汽车、高铁机车等对IGBT模块功率要求的不断增加，陶瓷覆铜板的可靠性越发重要。但是，目前陶瓷与铜箔连接后容易存在孔洞、翘曲严重等问题，以及陶瓷和铜之间固有的热膨胀系数差异会导致陶瓷覆铜板承受热循环时，在铜和陶瓷界面产生较大的应力，导致陶瓷开裂或铜层剥离，进而导致模块失效，可靠性降低。目前国内陶瓷覆铜板的研究机构仍未突破陶瓷与铜箔的高可靠连接技术难题。

发明内容

针对目前国内陶瓷与铜箔连接后焊接层有孔洞、焊后翘曲、热循环寿命低等问题，本发明提出一种高可靠陶瓷覆铜板及其配套活性钎料制备方法，本发明采用低熔点、高合金化、焊后无残留的活性金属焊膏制备焊后孔洞低、翘曲可控、热循环寿命高的陶瓷覆铜板，解决目前陶瓷与铜箔连接不可靠的问题，有助于陶瓷覆铜板在新能源汽车、高铁机车中的广泛应用。

本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷覆铜板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将活性金属焊料制粉后筛粉，得到粒径为5μm-20μm的活性金属焊料粉体；活性金属焊料的组分及其质量百分含量为：Cu 21％-24％、Sn 5％-10％、In 5％-10％、Ti 3％-5％、余量为Ag；制粉的工艺条件为：制粉温度为1000℃-1200℃、保温时间为10min-30min；

(2)将质量比为(85-90)：(10-15)的活性金属焊料粉体与活性焊料载体混合制成活性焊膏；活性焊料载体的组分及其质量百分含量为：成膏剂8％-15％、触变剂5％-10％、活性剂5％-10％、分散剂5％-10％、其余为溶剂；

(3)在陶瓷基片表面印制厚度为10μm-30μm的活性焊膏层；

(4)将表面印制活性焊膏层的陶瓷基片置于真空炉中进行排胶；

(5)将排胶后的陶瓷基片与铜箔装配后进行真空烧结，得到陶瓷覆铜板。

根据上述的陶瓷覆铜板的制备方法，其特征在于，步骤(1)活性金属焊料的组分中Cu的纯度大于99.99wt％、Sn的纯度大于99.99wt％、In的纯度大于99.99wt％、Ti的纯度大于99.99wt％、Ag的纯度大于99.99wt％。