一种陶瓷基板、陶瓷基板的制备方法及功率模块技术

本申请实施例公开了一种陶瓷基板、陶瓷基板的制备方法及功率模块，用以解决现有技术中存在的陶瓷基板结构复杂、占用面积大的问题。陶瓷基板包含：陶瓷裸板；形成于陶瓷裸板上的第一金属线路层，该第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件；混合多层板结构，该混合多层板结构的一部分位于第一金属线路层上，另一部分位于陶瓷裸板上，该混合多层板结构用于放置控制器件，控制器件包含第一部分控制器件和第二部分控制器件，第一部分控制器件通过混合多层板结构以及第一金属线路层实现与功率器件的连接，第二部分控制器件通过混合多层板结构实现与第一部分控制器件的连接。

Ceramic substrate, ceramic substrate preparation method and power module

The embodiment of the application discloses a preparation method and a power module of a ceramic substrate and a ceramic substrate to solve the problems of complex structure and large occupied area of the ceramic substrate in the prior art. The ceramic substrate comprises: a ceramic bare plate; a first metal circuit layer formed on a ceramic bare plate, part of which is used for placing power devices; and a hybrid multilayer plate structure, in which one part is located on the first metal circuit layer and the other part is located on the ceramic bare plate, which is mostly mixed. Layer structure is used to place control devices. The control devices include the first part and the second part. The first part is connected with power devices by hybrid multi-layer board structure and the first metal circuit layer. The second part is connected with the first part by hybrid multi-layer board structure. Making device connection.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基板、陶瓷基板的制备方法及功率模块
本申请涉及封装基板
，尤其涉及一种陶瓷基板、陶瓷基板的制备方法及功率模块。
技术介绍
功率模块在适配器、逆变器等能源产品中的应用广泛。通常，功率模块由功率器件、承载功率器件的功率基板、控制器件、承载控制器件的控制基板组成。随着集成电路技术的发展，功率模块正朝着高功率密度、高频、高可靠性和小型化发展，因而对基板的绝缘、导热、耐高温等性能提出了更高的要求。陶瓷基板因其导热性好、绝缘耐压高以及耐高温性能，应用场景越来越广泛。在采用陶瓷基板的功率模块中，功率基板和控制基板通常是分离的，通过功率基板和控制基板之间的粗铝线、金线等引线实现控制回路和功率回路之间的电气连接。采用这种连接方式，功率器件的引脚与控制器件的引脚之间、控制器件的引脚与控制器件的引脚之间或者功率器件的引脚和功率器件的引脚之间，均可能需要排布引线，因而在功率模块中需要排布较多的引线。尤其在复杂度较高的功率模块中，功率器件和控制器件的数量较多、每个器件的引脚数量也较多，功率模块中需要排布的引线数量众多，从而导致陶瓷基板上的布线结构复杂、功率模块占用面积较大。因此，采用功率基板和控制基板通过引线连接的方式，会导致陶瓷基板结构复杂、整个功率模块占用面积较大。综上，现有技术中提供的陶瓷基板存在结构复杂、占用面积较大的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种陶瓷基板、陶瓷基板的制备方法及功率模块，用以解决现有技术中存在的陶瓷基板结构复杂、占用面积大的问题。第一方面，本申请实施例提供一种陶瓷基板，该陶瓷基板包括：陶瓷裸板；形成于陶瓷裸板上的第一金属线路层，该第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件；混合多层板结构，该混合多层板结构的一部分位于第一金属线路层上、另一部分位于所述陶瓷裸板上，该混合多层板结构用于放置控制器件，控制器件包含第一部分控制器件和第二部分控制器件，第一部分控制器件通过混合多层板结构以及第一金属线路层实现与功率器件的连接，第二部分控制器件通过混合多层板结构实现与第一部分控制器件的连接。需要说明的是，对功率器件和控制器件的分布不做具体限定；例如，功率器件和控制器件可以呈左右分布，控制器件也可以分布在功率器件的四周，或者，控制器件可以分布在陶瓷基板的右上角区域，而功率器件分布在陶瓷基板上的其他区域。第一方面提供的陶瓷基板中，第一部分控制器件通过混合多层板结构以及第一金属线路层实现与功率器件的电气连接、第二部分控制器件通过混合多层板结构实现与第一部分控制器件的电气连接，因而采用该陶瓷基板，通过混合多层板的内部结构即可实现第一部分控制器件与第一金属线路层连接，又由于第一金属线路层与功率器件连接，因而可以实现第一部分控制器件与功率器件连接；这种实现第一部分控制器件和功率器件连接的方式，与现有技术中采用粗铝线、金线等引线实现控制回路和功率回路之间的电气连接的方式相比，可以简化陶瓷基板的结构、减小整个功率模块的占用面积，有利于模块小型化。同样地，采用上述陶瓷基板，通过混合多层板结构的内部结构即可实现第一部分控制器件与第二部分控制器件的电气连接。这种实现第一部分控制器件和第二部分控制器件连接的方式，可以使得控制回路的布线立体化，从而减小控制回路的布线面积、降低布线复杂度。因此，采用第一方面提供的陶瓷基板，可以通过混合多层板结构的内部结构以及陶瓷基板中预先设计的第一金属线路层实现功率回路和控制回路的电气连接，从而简化陶瓷基板的结构、减小控制回路的布线面积、降低布线复杂度。在一种可能的设计中，上述陶瓷基板还包括形成于第一金属线路层的部分区域上的第二金属线路层，该第二金属线路层用于放置功率器件。其中，第一金属线路层的部分区域即前述用于放置功率器件的区域。采用上述方案，通过第二金属线路层，可以实现用于放置功率器件的部分区域上的金属线路层增厚。由于功率器件一般对电流的需求较大，因而可通过设置第二金属线路层来提升金属线路层的载流能力，从而降低功率器件中流经较大电流时将金属线路层烧坏的风险。在一种可能的设计中，上述陶瓷基板中的第一金属线路层根据设计线路覆盖于陶瓷裸板；第一部分控制器件经由混合多层板结构以及设计线路，实现与功率器件的连接。其中，设计线路是根据功率器件和控制器件的数量、以及控制器件与功率器件的控制关系等信息预先设计的。第一金属线路层根据设计线路覆盖于陶瓷裸板，可以使得功率器件和控制器件通过设计线路上覆盖的第一金属线路层实现电气连接。在一种可能的设计中，上述陶瓷基板中的混合多层板结构通过交替叠压的第一生坯和第二生坯制备得到。具体实现时，在制备混合多层板结构时，可分别对不同材料制备得到的第一生坯和第二生坯进行冲孔操作；然后，交替叠压进行冲孔操作后的第一生坯和第二生坯；接着，进行过孔填充和丝网印刷操作，得到多层线路。将多层线路与陶瓷裸板、第一金属线路层和多层线路进行共烧后，多层线路即转化为混合多层板结构。采用上述方案，提供一种制备混合多层板结构的具体方案，由于第一生坯和第二生坯的原料不同，因而第一生坯和第二生坯的烧结时间不同步，从而使得烧结得到的混合多层板结构在烧结过程中沿陶瓷裸板的方向不收缩，并且使得陶瓷浆料能润湿陶瓷裸板的表面，实现混合多层板结构与陶瓷裸板的良好粘结。在一种可能的设计中，第一生坯由微晶玻璃-陶瓷浆料制成，第二生坯由低温玻璃-陶瓷浆料制成。采用上述方案，通过两种常见的陶瓷浆料制成第一生坯和第二生坯，既可以使得混合多层板结构在烧结过程中沿陶瓷裸板的方向不收缩，又可以实现混合多层板结构与陶瓷裸板的良好粘结。第二方面，本申请实施例提供一种陶瓷基板的制备方法，该方法包括如下步骤：在陶瓷裸板上丝印浆料，制备覆盖于陶瓷裸板之上的第一金属线路层，形成第一样品；其中，第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件。在陶瓷裸板以及第一金属线路层上除部分区域之外的区域上叠压多层线路，形成第二样品。对第二样品进行共烧，形成陶瓷基板；其中，陶瓷基板包含陶瓷裸板、第一金属线路层以及由多层线路共烧后形成的混合多层板结构，混合多层板结构用于放置控制器件，控制器件包含第一部分控制器件和第二部分控制器件，第一部分控制器件通过混合多层板结构以及第一金属线路层实现与功率器件的连接，第二部分控制器件通过混合多层板结构实现与第一部分控制器件的连接。在一种可能的设计中，在对第二样品进行共烧，形成陶瓷基板之后，还可以在第一金属线路层的部分区域上进行电镀操作，得到第二金属线路层，该第二金属线路层用于放置功率器件。在一种可能的设计中，在陶瓷裸板上丝印银浆料，制备覆盖于陶瓷裸板之上的第一金属线路层，具体可通过如下方式实现：根据设计线路在陶瓷裸板上丝印银浆料，制备覆盖于陶瓷裸板之上的第一金属线路层。在一种可能的设计中，在叠压多层线路之前，还可以制备第一生坯，对第一生坯进行冲孔操作；并，制备第二生坯，对第二生坯进行冲孔操作。然后，交替叠压进行冲孔操作后的第一生坯和第二生坯；接着，进行过孔填充和丝网印刷操作，得到多层线路。在一种可能的设计中，具体可通过如下方式制备第一生坯：对微晶玻璃-陶瓷浆料进行球磨和流延操作后得到第一生坯；同样地，具体可通过如下方式制备第二生坯：对低温玻璃-陶瓷浆料进行球磨和流延操作后得到第二生坯。第三方面，本申请实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板包括：陶瓷裸板；形成于所述陶瓷裸板上的第一金属线路层，所述第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件；混合多层板结构，所述混合多层板结构的一部分位于所述第一金属线路层上，所述混合多层板结构的另一部分位于所述陶瓷裸板上，所述混合多层板结构用于放置控制器件，所述控制器件包含第一部分控制器件和第二部分控制器件，所述第一部分控制器件通过所述混合多层板结构以及所述第一金属线路层实现与所述功率器件的连接，所述第二部分控制器件通过所述混合多层板结构实现与所述第一部分控制器件的连接。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板包括：陶瓷裸板；形成于所述陶瓷裸板上的第一金属线路层，所述第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件；混合多层板结构，所述混合多层板结构的一部分位于所述第一金属线路层上，所述混合多层板结构的另一部分位于所述陶瓷裸板上，所述混合多层板结构用于放置控制器件，所述控制器件包含第一部分控制器件和第二部分控制器件，所述第一部分控制器件通过所述混合多层板结构以及所述第一金属线路层实现与所述功率器件的连接，所述第二部分控制器件通过所述混合多层板结构实现与所述第一部分控制器件的连接。2.如权利要求1所述的陶瓷基板，其特征在于，还包括：形成于所述第一金属线路层的部分区域上的第二金属线路层，所述第二金属线路层用于放置所述功率器件。3.如权利要求1或2所述的陶瓷基板，其特征在于，所述第一金属线路层根据设计线路覆盖于所述陶瓷裸板；所述第一部分控制器件经由所述混合多层板结构以及所述设计线路，实现与所述功率器件的连接。4.如权利要求1～3任一项所述的陶瓷基板，其特征在于，所述混合多层板结构通过交替叠压的第一生坯和第二生坯制备得到。5.如权利要求4所述的陶瓷基板，其特征在于，所述第一生坯由微晶玻璃-陶瓷浆料制成，所述第二生坯由低温玻璃-陶瓷浆料制成。6.一种陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括：在陶瓷裸板上丝印浆料，制备覆盖于所述陶瓷裸板之上的第一金属线路层，形成第一样品；其中，所述第一金属线路层上的部分区域用于放置功率器件；在所述陶瓷裸板以及所述第一金属线路层上除所述部分区域之外的区域上叠压多层线路，形成第二样品；对所述第二样品进行共烧，形成所述陶瓷基板；其中，所述陶瓷基板包...

【专利技术属性】
技术研发人员：林勇钊，曾威，景遐明，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44