一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法技术

本发明专利技术涉及覆铜陶瓷基板制备技术领域，提供了一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，使用铜的氧化烧结来替代焊料烧结，将铜材质的引线框架进行干法热氧化处理实现单面氧化，与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触。在1065～1083℃下铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板的通过液相能够充分接触烧结在一起。以这种方式将引线框架直接预制在覆铜陶瓷基板上，可减少传统回流焊造成的内部应力问题，同时减少模块封装工序，提高引线框架与基板之间的焊接可靠性。接可靠性。接可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法


[0001]本专利技术涉及覆铜陶瓷基板制备
，具体涉及一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法。

技术介绍

[0002]覆铜陶瓷基板既具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又具备铜的高导电性和优异焊接性能，且可通过蚀刻液刻蚀出各类图形，被广泛应用在功率模块中承载芯片。而芯片与外部的连接则依靠引线框架，因此覆铜陶瓷基板与引线框架的焊接是功率模块的封装工艺中的重要一环，焊接质量对功率模块的性能和可靠性有着重要的影响。
[0003]目前的陶瓷基板与引线框架焊接方式多为锡膏回流焊接，锡膏在表面张力和助焊剂的作用下，液态锡回流到引线框架上的引脚上形成焊点。但回流焊后产生的收缩以及内部应力会造成陶瓷基板焊接不平整问题，并且容易产生堆焊或虚焊，引起模块失效的风险。与此同时，引线框架和基板焊接过程产生的相对位置变化也会影响产品的质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术进行改进，提供了一种新的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，将引线框架母板与覆铜陶瓷基板母板通过氧化烧结的方式键合在一起，通过铜面间的高温烧结产生铜氧共晶液相实现引线框架和覆铜陶瓷基板间的连接，然后再进行切割获得带引线框架的覆铜陶瓷基板。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：将铜制引线框架的一面通过干法热氧化法处理进行表面氧化后，将其与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触，在1065～1083℃下进行高温烧结，铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板通过液相充分接触烧结在一起。具体流程如下：
[0007](1)引线框架制备：
[0008]铜制引线框架是铜片经机加工或化学蚀刻出外部框架、限位孔及侧边引脚，然后使用稀盐酸、无水乙醇、纯水对铜片表面进行清洗除杂；
[0009]在含有2％～10％氧气的氮气气氛中，以梯度加热方式完成表面氧化，具体步骤如下：
[0010]10℃/min速率加热至500
‑
510℃，保温4min；
[0011]5℃/min速率加热至690
‑
700℃，保温4min；
[0012]5℃/min速率加热至790
‑
800℃，保温4min；
[0013]5℃/min速率加热至800
‑
900℃，保温20min；
[0014]10℃/min速率降温至690
‑
700℃；保温4min；
[0015]10℃/min速率降温至610
‑
640℃；保温4min；
[0016]10℃/min速率降温至室温。
[0017](2)覆铜陶瓷基板加工
[0018]覆铜陶瓷基板为厚度为0.38mm的厚氧化铝覆铜陶瓷基板，图形面增加引脚焊接区域，基板边缘位置蚀刻出与引线框架对应的限位孔，并通过激光对氧化铝陶瓷进行打孔。
[0019](3)高温烧结
[0020]将氧化完成的引线框架平置于下方，覆铜陶瓷基板的铜面放置在引线框架上，通过引线框架及覆铜陶瓷基板的限位孔固定位置，基板上方放置压块给予压力使接触面充分接触。
[0021]在氩气保护条件下通过梯度加热方式完成烧结，具体如下：
[0022]20℃/min速率加热至980
‑
1000℃，保温15min；
[0023]5℃/min速率加热至1065
‑
1083℃，保温40min；
[0024]20℃/min速率降温至室温。
[0025](4)切割
[0026]烧结完成后，覆铜陶瓷基板的背面使用激光切割陶瓷面，正面剪切引线框架多余铜结构，获得带引线框架的覆铜陶瓷基板。
[0027]本专利技术的有益保障及效果如下：
[0028]本专利技术针对引线框架与覆铜陶瓷基板锡焊的缺陷进行，使用铜的氧化烧结来替代焊料烧结，将铜材质的引线框架进行干法热氧化处理实现单面氧化，与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触。在1065～1083℃下铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板的通过液相能够充分接触烧结在一起。以这种方式将引线框架直接预制在覆铜陶瓷基板上，可将少传统回流焊造成的内部应力问题，同时减少模块封装工序，提高引线框架与基板之间的焊接可靠性。
附图说明
[0029]图1是引线框架母板的结构示意图；
[0030]图2是覆铜陶瓷基板母板的结构示意图；
[0031]图3是引线框架与覆铜陶瓷基板烧结堆叠示意图，其中A为主视图，B为侧视图；
[0032]图4是带引线框架的覆铜陶瓷基板示意图。
具体实施方式
[0033]现结合实施例和附图，对本专利技术作详细描述，但本专利技术的实施不仅限于此。
[0034](1)引线框架制备
[0035]使用0.3mm
‑
1.0mm厚铜片经过贴膜、曝光、显影、蚀刻出图1所示的引线框架1的结构，包含引脚11、限位孔12、外部框架13；然后使用稀盐酸、无水乙醇、纯水对铜片表面杂质进行清洗。
[0036]接着在氮气气体氛围下，且在氮气中混入2％体积比的氧气，以梯度加热方式完成引线框架1的单面氧化：
[0037]10℃/min速率加热至510℃，保温4min；
[0038]5℃/min速率加热至690℃，保温4min；
[0039]5℃/min速率加热至790℃，保温4min；
[0040]5℃/min速率加热至850℃，保温20min；
[0041]10℃/min速率降温至690℃；保温4min；
[0042]10℃/min速率降温至640℃；保温4min；
[0043]10℃/min速率降温至室温。
[0044](2)覆铜陶瓷基板制备
[0045]使用0.38mm厚氧化铝覆铜陶瓷基板2加工，如图2所示，图形面增加引脚焊接区域21，基板边缘位置蚀刻出与引线框架对应的限位孔22，并通过激光对氧化铝陶瓷进行打孔。
[0046](3)高温烧结
[0047]根据图3，将氧化完成的引线框架1平置于下方，陶瓷基板2放置在引线框架1上，通过引线框架1及覆铜陶瓷基板2限位孔12、22固定位置，基板上方放置压块3给予压力使接触面充分接触，之后在氩气保护条件下高温烧结完成引脚位置11、21焊接：
[0048]20℃/min速率加热至980
‑
1000℃，保温15min；
[0049]5℃/min速率加热至1065
‑
1083℃，保温40min；
[0050]20℃/min速率降温至室温。
[0051](4)切割成品
[0052]对烧结完成的基板背面使用激光切割陶瓷面，正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于，将铜制引线框架的一面通过干法热氧化法处理进行表面氧化后，将其与覆铜陶瓷基板表面铜材引脚焊接区域对位接触，在1065～1083℃下进行高温烧结，铜氧化层会产生铜氧共晶液相，并施加一定压力使引线框架与覆铜陶瓷基板通过液相充分接触烧结在一起。2.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：其中，铜制引线框架在含有一定体积氧气的氮气气氛中，以梯度加热方式完成表面氧化，具体步骤如下：10℃/min速率加热至500
‑
510℃，保温4min；5℃/min速率加热至690
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700℃，保温4min；5℃/min速率加热至790
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800℃，保温4min；5℃/min速率加热至800
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900℃，保温20min；10℃/min速率降温至690
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700℃；保温4min；10℃/min速率降温至610
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640℃；保温4min；10℃/min速率降温至室温。3.根据权利要求2所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：其中，氧气的体积分数为2％～10％。4.根据权利要求1所述的带引线框架的覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：其中，铜制引线框...

【专利技术属性】
技术研发人员：周轶靓，季成龙，王斌，吴承侃，
申请(专利权)人：上海富乐华半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：