[发明专利]一种氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备方法有效
申请号: | 202110494468.0 | 申请日: | 2021-05-07 |
公开(公告)号: | CN113213972B | 公开(公告)日: | 2022-12-02 |
发明(设计)人: | 欧阳鹏;贺贤汉;葛荘;王斌;张进;张恩荣 | 申请(专利权)人: | 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 |
主分类号: | C04B41/87 | 分类号: | C04B41/87;C04B37/02 |
代理公司: | 上海申浩律师事务所 31280 | 代理人: | 赵建敏 |
地址: | 224200 江苏省*** | 国省代码: | 江苏;32 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 氮化 铝覆铝 陶瓷 制备 方法 | ||
本发明涉及半导体技术领域。一种氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备方法,包括以下步骤:步骤一:氮化铝陶瓷表面改性层制备,制备表面改性溶液,将氮化铝陶瓷浸入到表面改性溶液中,充分润湿后烘干;步骤二:表面改性层固化,将氮化铝陶瓷置于马弗炉中烘烤,在氮化铝陶瓷表面形成均匀的固化改性层;步骤三:钎焊焊接,铝合金金属浆料制备,将浆料涂覆在具有固化改性层的氮化铝陶瓷上,烘干,再与高纯铝箔进行钎焊焊接,制备氮化铝覆铝陶瓷衬板。本发明克服了低温铝钎焊与氮化铝陶瓷润湿不良的难题,采用钎焊烧结成型,保持高纯铝面成分纯度,可以大大降低制造成本,且良率高,易于操作,易于成型,可批量生产。
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体是氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备方法。
背景技术
直接键合铜基板是一种广泛应用于半导体模块电子电路板的陶瓷衬板。然而Cu2O在界面的形成引起了大量的残余应力,导致DBC衬板界面出现裂纹。直接结合铝(DBA)是一种以铝(Al)代替铜(Cu)作为电路金属的新型材料,为大功率半导体器件封装用绝缘衬板提供了一种新的选择。由于Al具有比铜更好的塑性,使得DBA基板在热循环的工作环境中表现出比DBC基板具有更高的可靠性。采用Al代替铜制备覆铝陶瓷基板,其中陶瓷主要以氮化铝陶瓷为主。
氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备难点在于:铝与氮化铝陶瓷的润湿性很差,当温度低于700℃时,铝熔体与氮化铝陶瓷的润湿角大于90°基本不会对瓷片进行润湿,即无法有效键合;温度升高至900℃以上时,其浸润性明显增强,但此时温度高于铝的熔点,铝箔覆接成型困难。
目前公开相关技术专利如下;
US6183875 B1中提出采用一种特殊工装模具,将熔融的铝熔体倒入模具中,然后将瓷片浸入熔体,再通过特殊规格模具进行直接成型冷却。其熔体温度较高,可形成有效键合,但熔体纯度控制难,直接成型,铝面纯度难以达到高纯4N99级别。
CN102756515B中提出采用物理气相沉积的方法蒸镀铝膜再进行钎焊制备氮化铝覆铝陶瓷衬板。该方法设备投入大,且蒸镀层较薄,键合性能难以控制,成本高,效率低,难以形成量产;
CN103508745B中提出采用低熔点轧制金属复合板的工艺制备氮化铝覆铝陶瓷衬板,该方法采用金属复合板为合金板,其电导率较低。
CN109309065A中采用的是特殊模具进行渗铝,完成基板的制备,对熔体质量要求高。铸铝产生的气孔、氧化、夹杂等缺陷,直接影响基板的电导率等重要特征。
采用如上技术中制备的氮化铝覆铝陶瓷衬板工艺控制难,成本过高,难以大批量生产。
氮化铝覆铝陶瓷衬板在电力电子器件中的应用适用场合为大功率高温半导体器件,工作温度可达200℃-400℃,且可靠性明显优于氮化铝陶瓷覆铜基板。随着第三代半导体SiC,GaN的发展,大功率高温半导体器件的在高铁、新能源车、航空航天等领域的应用将越来越普及,亟待开发一种高效、低成本的氮化铝覆铝陶瓷衬板。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种直接钎焊的氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备方法,以解决以上至少一个技术问题,克服了低温铝熔体与氮化铝陶瓷润湿不良的难题,钎焊烧结成型,保持铝面99.99%级纯度,可以大大降低制造成本,且良率高,易于操作,易于成型,可批量生产。
为了达到上述目的,本发明提供了一种氮化铝覆铝陶瓷衬板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:氮化铝陶瓷表面改性层制备;
制备表面改性溶液,将氮化铝陶瓷浸入到表面改性溶液中,充分润湿后烘干,在氮化铝陶瓷表面形成均匀膜层;
步骤二:表面改性层固化;
将氮化铝陶瓷置于马弗炉中烘烤,在氮化铝陶瓷表面形成均匀的固化改性层;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于江苏富乐华半导体科技股份有限公司,未经江苏富乐华半导体科技股份有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202110494468.0/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。