功率器件模块用覆铜氮化硅基板制造技术

本实用新型专利技术公开了功率器件模块用覆铜氮化硅基板，涉及氮化硅基板技术领域。功率器件模块用覆铜氮化硅基板，包括氮化硅陶瓷基板，所述氮化硅陶瓷基板上覆接有复合层，复合层表面上形成有多个凹孔，复合层上表面覆接有覆铜膜层，覆铜膜层上叠加有铜板层，铜板层和覆铜膜层之间设有结合层，所述结合层依次包括氧化物层、致密层和亲和层，氧化物层、致密层和亲和层依次叠加，所述氧化物层为Al2O3薄膜层。本实用新型专利技术使得敷铜层的致密性大大增加，复合层和覆铜膜层紧密贴合，进而有效地改善覆铜氮化硅基板中铜和氮化硅陶瓷基板间的结合强度较差的问题，致密层中含有致密相，能有效抑制Cu

【技术实现步骤摘要】
功率器件模块用覆铜氮化硅基板


[0001]本技术涉及氮化硅基板
，具体为功率器件模块用覆铜氮化硅基板。

技术介绍

[0002]功率半导体器件作为有效利用电力能源所不可缺少的关键元件备受瞩目。功率半导体器应用于从个人电脑和家电等电子产品的电源，到电动汽车和铁路车辆的逆变器，再到光伏发电系统的功率调节器等人们身边的各个领域。然而，电路密度和功能的不断提高导致电路工作温度不断上升，为了防止元件因热聚集和热循环作用而损坏，对基板材料的低介电常数、低热膨胀系数、高热导率等方面提出的要求越来越严格。目前，最受瞩目的高热导率材料是氮化硅基板。因为氮化硅基板热导率高，而且拥有很好的机械性能强度以及韧性，可以使用在轨道交通，汽车等要求高可靠性的应用领域。
[0003]由于氮化硅基板与铜氧共晶液相不润湿，使氮化硅基板与铜层结合强度低，并且在高温下，两者会反应产生N2，界面处易存在小气泡使铜层易产生鼓包，导致铜和氮化硅陶瓷基板间的结合强度较差，使得紧密性较差，为此本技术提出一种新型的解决方案。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供功率器件模块用覆铜氮化硅基板，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：功率器件模块用覆铜氮化硅基板，包括氮化硅陶瓷基板，所述氮化硅陶瓷基板上覆接有复合层，复合层表面上形成有多个凹孔，复合层上表面覆接有覆铜膜层，覆铜膜层上叠加有铜板层，铜板层和覆铜膜层之间设有结合层。
[0006]作为本申请中优选的技术方案，所述结合层依次包括氧化物层、致密层和亲和层，氧化物层、致密层和亲和层依次叠加。
[0007]作为本申请中优选的技术方案，所述氧化物层为Al2O3薄膜层，致密层为Cr2O3薄膜层，亲和层为CuTiO3层。
[0008]作为本申请中优选的技术方案，所述结合层的厚度为0.8
‑
2.5μm。
[0009]作为本申请中优选的技术方案，所述氮化硅陶瓷基板的厚度为0.42
‑
0.75mm，铜板层的厚度为0.28
‑
0.43mm。
[0010]作为本申请中优选的技术方案，所述复合层和覆铜膜层之间还设有焊料层。
[0011]作为本申请中优选的技术方案，所述复合层厚度为0.2
‑
0.35mm，覆铜膜层厚度为0.15
‑
0.28mm。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0013]该功率器件模块用覆铜氮化硅基板，通过设置的复合层以及在复合层上的覆铜膜层，使得敷铜层的致密性大大增加，复合层和覆铜膜层紧密贴合，进而有效地改善覆铜氮化硅基板中铜和氮化硅陶瓷基板间的结合强度较差的问题，致密层中含有致密相，能有效抑
制Cu
‑
O共晶液相向氮化硅陶瓷基板方向渗透，防止气泡的产生，进而能够有效地提高铜和氮化硅陶瓷基板间的紧密性，且覆接的铜板层和氮化硅陶瓷基板之间形成有更有利于二者紧密连接的结合层，使得覆铜氮化硅基板中氮化硅陶瓷基板与铜板层之间的结合强度进一步得到显著提升。
附图说明
[0014]图1为本技术的正面结构示意图；
[0015]图2为本技术的第一立体结构示意图；
[0016]图3为本技术的第二立体结构示意图；
[0017]图4为本技术的图1中A部分的放大结构示意图；
[0018]图5为本技术的拆分结构示意图。
[0019]图中：1、氮化硅陶瓷基板；2、复合层；3、覆铜膜层；4、氧化物层；5、致密层；6、亲和层；7、铜板层。
具体实施方式
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0021]需要说明的是，在本技术的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0022]此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
[0023]应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
[0024]如图1
‑
5所示，本技术提供一种技术方案：功率器件模块用覆铜氮化硅基板，包括氮化硅陶瓷基板1，氮化硅陶瓷基板1上覆接有复合层2，复合层2表面上形成有多个凹孔，复合层2上表面覆接有覆铜膜层3，覆铜膜层3上叠加有铜板层7，铜板层7和覆铜膜层3之间设有结合层。结合层所起的作用是界面结合，能增加铜板层7与氮化硅陶瓷基板1的结合力。需要说明的是复合层2为敷铜层，敷铜层的结构疏松，表面随机分布着大量孔洞，孔洞的平均孔径在10um左右，甚至出现少许20um左右的大孔且孔洞的深度较大，整个表面呈现网孔结构。而在敷铜层上经过化学镀铜处理形成覆铜膜层3后，表面敷铜层上的大量的铜颗粒在敷铜层表面沉积，使得大量铜颗粒在表面的聚集，特别是在孔洞处聚集使敷铜层表面的孔洞明显减小甚至消失。敷铜层的平均孔径下降至3um且孔洞的深度明显变浅，网孔结构完全消失，敷铜层的致密性大大增加。
[0025]作为一种具体的实施例，结合层依次包括氧化物层4、致密层5和亲和层6，氧化物层4、致密层5和亲和层6依次叠加。需要说明的是，亲和层6与铜层具有很好的亲和性，能加强铜板层7与氮化硅陶瓷基板1的结合力，致密层5中含有致密相，能有效抑制Cu
‑
O共晶液相向氮化硅陶瓷基板1方向渗透，防止气泡的产生，使界面结合层提高铜板层7和氮化硅陶瓷基板1间的结合强度。
[0026]作为一种具体的实施例，氧化物层4为Al2O3薄膜层，致密层5为Cr2O3薄膜层，亲和层6为CuTiO3层，结合层的厚度为2.0μm，氮化硅陶瓷基板1的厚度为0.52mm，铜板层7的厚度为0.35mm，复合层2厚度为0.25mm，覆铜膜层3厚度为0.22mm。其中Al2O3薄膜层与Cu
‑
O共晶液相具有很好的亲和性，能提高铜层与氮化硅陶瓷基板的结合力。氧化物层4含有活性金属包括Ta、V或Zr金属中的一种或多种。活性金属对氮化硅具有很好的浸润性。
[0027]作为一种具体的实施例，复合层2和覆铜膜层3之间还设有焊料层，焊料层能够有效地提高复合层2和覆铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.功率器件模块用覆铜氮化硅基板，包括氮化硅陶瓷基板（1），其特征在于：所述氮化硅陶瓷基板（1）上覆接有复合层（2），复合层（2）表面上形成有多个凹孔，复合层（2）上表面覆接有覆铜膜层（3），覆铜膜层（3）上叠加有铜板层（7），铜板层（7）和覆铜膜层（3）之间设有结合层。2.根据权利要求1所述的功率器件模块用覆铜氮化硅基板，其特征在于：所述结合层依次包括氧化物层（4）、致密层（5）和亲和层（6），氧化物层（4）、致密层（5）和亲和层（6）依次叠加。3.根据权利要求2所述的功率器件模块用覆铜氮化硅基板，其特征在于：所述氧化物层（4）为Al2O3薄膜层，致密层（5）为Cr2O3薄膜层，亲和层（6）为CuTiO3层。4.根据权利要求1所述的功率器件模...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾开有，郑长裕，蓝桂兰，
申请(专利权)人：漳州瑞沃电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：