本发明专利技术公开了一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，步骤如下：步骤一、采用机械球磨法制备陶瓷基板金属化粉末；步骤二、对陶瓷基板进行表面金属化处理；步骤三、陶瓷基板表面金属化层减薄处理；步骤四、陶瓷基板与散热器连接，本发明专利技术主要用于功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接，采用本发明专利技术的连接方法实现了功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的冶金连接，有效的提高了功率模块封装用陶瓷基板与散热器之间的热导率，进而提高了功率器件的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率器件封装领域，尤其是一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法。
技术介绍
随着电子器件集成度的提高及大功率器件的发展，对功率模块的散热提出了更高的要求。陶瓷基板以其优良的导热性、绝缘性、高频特性等优点广泛的应用于电子封装、大功率LED等领域。但是陶瓷基板的导热性仍有限，不足以满足散热需求，需要与散热器连接提高其散热速率。目前，主要采用导热硅胶实现陶瓷基板与散热器的连接，在连接过程中，导热硅胶与陶瓷基板和散热器之间往往存在着一些气泡，不能实现紧密结合。气泡的存在大大降低了散热速率。因此开发功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器紧密连接的方法在实际工程应用中具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器之间导热率低的问题，提供一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法。本专利技术一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，按以下步骤进行：一、采用机械球磨法制备陶瓷基板金属化粉末按重量百分比，称取92%~99.5%Sn、0.5%~8%Ti和0.5%~6%Zr金属单质粉末，将称取的金属粉末放入球磨罐中，加入球磨球，球磨8~10h，得到均匀的金属化粉末；二、对陶瓷基板进行表面金属化处理在陶瓷基板表面均匀铺展厚度为50μm~100μm的金属化粉末，并放入真空炉中，当真空度达到5×10-3Pa后，以10℃/min~50℃/min升温速率加热至900℃~1100℃，保温10min~60min，然后以5℃/min~20℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温，即得到表面金属化的陶瓷基板。三、陶瓷基板表面金属化层减薄处理用1000号SiC砂纸将陶瓷基板表面金属化层打磨至5μm~20μm，然后在丙酮中超声清洗10~20min四、陶瓷基板与散热器连接将金属化后的陶瓷基板、Sn基焊膏和散热器按照自上而下的顺序装配，为了保证它们之间的紧密结合，在轴向施加3~5MPa的压力。然后将该待连接结构放在已经加热至240℃~280℃的加热台上，保温10s~60s，取下该结构，在室温条件下冷却至室温。进一步，本专利技术步骤一中金属化粉末的配比为96%Sn、1%Cu、2.5%Ti和0.5%Zr。进一步，本专利技术所使用的球料质量比为10:1，球磨时间为8.5h。进一步，本专利技术步骤二中陶瓷基板表面金属化粉末的厚度为60μm。进一步，本专利技术金属化工艺参数为以30℃/min升温速率加热至1000℃，保温50min，然后以10℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温。进一步，本专利技术步骤三中用1000号SiC砂纸将陶瓷基板表面金属化层打磨至10μm，然后在丙酮中超声清洗15min.进一步，本专利技术步骤四中轴向压力为4MPa，连接温度为250℃，保温时间为30s。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，所述的陶瓷基板表面金属化和陶瓷基板与散热器的连接保证了陶瓷基板与散热器之间的紧密连接，避免了气泡的产生，保证了陶瓷基板良好的散热，界面结合良好，不存在孔隙、裂纹等缺陷，保证了散热效率，提高了其使用寿命。附图说明图1是本专利技术陶瓷基板与散热器的界面组织照片图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式件的任意合理组合。实施例一：一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，按以下步骤实现：步骤一、采用机械球磨法制备陶瓷基板金属化粉末按重量百分比，称取92%~99.5%Sn、0%~5%Cu、0.5%~8%Ti和0%~6%Zr金属单质粉末，将称取的金属粉末放入球磨罐中，加入球磨球，球磨8~10h，得到金属化粉末；步骤二、对陶瓷基板进行表面金属化处理在陶瓷基板表面均匀铺展厚度为50μm~100μm的金属化粉末，并放入真空炉中，当真空度达到5×10-3Pa后，以10℃/min~50℃/min升温速率加热至900℃~1100℃，保温10min~60min，然后以5℃/min~20℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温，即得到表面金属化的陶瓷基板。步骤三、陶瓷基板表面金属化层减薄处理用1000号SiC砂纸将陶瓷基板表面金属化层打磨至5μm~20μm，然后在丙酮中超声清洗10~20min步骤四、陶瓷基板与散热器连接将金属化后的陶瓷基板、商用Sn基焊膏和散热器按照自上而下的顺序装配，为了保证它们之间的紧密结合，在轴向施加3~5MPa的压力。然后将该待连接结构放在已经加热至240℃~280℃的加热台上，保温10s~60s，取下该结构，在室温条件下冷却至室温，其界面结合良好，不存在孔隙、裂纹等缺陷，保证了散热效率。实施例二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中金属化粉末的配比为94%~99%Sn、0%~3%Cu、1%~6%Ti和0%~4%Zr。其他与具体实施方式一相同。实施例三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中金属化粉末的配比为96%Sn、1%Cu、2.5%Ti和0.5%Zr。其他与具体实施方式一相同。实施例四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤一中机械球磨时间为8.5h。其他与具体实施方式一至三之一相同。实施例五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是，步骤二中陶瓷基板表面金属化粉末的厚度为50μm~80μm。其他与具体实施方式一至四之一相同。实施例六：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是，步骤二中陶瓷基板表面金属化粉末的厚度为60μm。其他与具体实施方式一至四之一相同。实施例七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是，步骤二中陶瓷基板表面金属化工艺参数为以20℃/min~40℃/min升温速率加热至950℃~1050℃，保温20min~40min，然后以8℃/min~15℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温。其他与具体实施方式一至六之一相同。实施例八：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是，步骤二中陶瓷基板表面金属化工艺参数为以30℃/min升温速率加热至1000℃，保温50min，然后以10℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温。其他与具体实施方式一至六之一相同。实施例九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是，步骤三中用1000号SiC砂纸将陶瓷基板表面金属化层打磨至10μm，然后在丙酮中超声清洗15min。其他与具体实施方式一至八之一相同。实施例十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是，步骤四中轴向压力为4MPa，连接温度为250℃，保温时间为30s。其他与具体实施方式一至九之一相同。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一、采用机械球磨法制备陶瓷基板金属化粉末按重量百分比，称取92%~99.5%Sn、0.5%~8%Ti和0.5%~6%Zr金属单质粉末，将称取的金属粉末放入球磨罐中，加入球磨球，球磨8~10h，得到均匀的金属化粉末；二、对陶瓷基板进行表面金属化处理在陶瓷基板表面均匀铺展厚度为50μm~100μm的金属化粉末，并放入真空炉中，当真空度达到5×10‑3Pa后，以10℃/min~50℃/min升温速率加热至900℃~1100℃，保温10min~60min，然后以5℃/min~20℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温，即得到表面金属化的陶瓷基板。
【技术特征摘要】
1.一种功率器件模块封装用陶瓷基板与散热器的连接方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、采用机械球磨法制备陶瓷基板金属化粉末
按重量百分比，称取92%~99.5%Sn、0.5%~8%Ti和0.5%~6%Zr金属单质粉末，将称取的金属粉末放入球磨罐中，加入球磨球，球磨8~10h，得到均匀的金属化粉末；
二、对陶瓷基板进行表面金属化处理
在陶瓷基板表面均匀铺展厚度为50μm~100μm的金属化粉末，并放入真空炉中，当真空度达到5×10-3Pa后，以10℃/min~50℃/min升温速率加热至900℃~1100℃，保温10min~60min，然后以5℃/min~20℃/min的冷却速率降温至500℃，最后随炉冷至室温，即得到表面金属化的陶瓷基板。
2.三、陶瓷基板表面金属化层减薄处理
用1000号SiC砂纸将陶瓷基板表面金属化层打磨至5μm~20μm，然后在丙酮中超声清洗10~20min
四、陶瓷基板与散热器连接
将金属化后的陶瓷基板、Sn基焊膏和散热器按照自上而下的顺序装配，为了保证它们之间的紧密结合，在轴向施加3~5MPa的压力，然后将该待连接结构放在已经加热至240℃~280℃的加热台上，保温10s~60s...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓国，付伟，潘雁甲，康佳睿，刘多，曹健，冯吉才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，山东船舶技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37
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