【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高导热陶瓷基板，尤其是一种具有特殊结构设计的保护接垫的高导热陶瓷基板。
技术介绍
1、随着环保意识的推广，空污问题被媒体广泛报导使得越来越多消费者选择以电动交通工具取代内燃机为动力的传统交通工具，例如以电动机车取代二行程机车以及以电动房车取代传统汽车，而这些电动交通工具都依赖大功率的电动马达以提供动力，因此市场对于大功率的电力控制组件的需求非常殷切，也引起各大供货商竞相投入研发，例如日商瑞萨电子(renesas electronics)宣布推出100安培大电流功率金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)，适用于消费性产品中的马达驱动器，如无线电动工具及动力辅助自行车。
2、上述大功率组件消耗的能量大一方面代表电流效率较高，但是大功率组件自身带有内电阻且工作电流大，因此有一定比例的电能会被转换为热能也是不可避免的。如果无法尽快将大功率组件的热能逸散，高发热组件所产生的热能将会积聚在靠近大功率组件的附近，使得高发热组件的运作环境非常不理想而影响其工作效能。目前比较被普遍实行的解决方案是使用陶瓷材料做为电路基板的绝缘材料层，陶瓷基板做为电路板的一种，其具有与半导体接近的热膨胀系数及高耐热能力，尤其相较于传统例如fr4等材质的电路基板，具有良好的导热系数，适用于具备高发热量的产品，而且其高硬度、加工性好、尺寸精度高、高绝缘电阻、和极强的电路图形附着力，加上材料来源丰富容易取得，因此成为用以配置大功率组件的印刷电路的基板的首选。
3、最常见的陶瓷材料有氧化铝(aluminum oxide，al2
4、铝导电条在空气中会与氧反应很快生成氧化膜，能防止进一步氧化，所以铝导电条是大功率组件引刷电路常用的打线材料。然而，因为铝的氧化活性强故在高温焊接时表面会快速生成氧化层而无法与焊锡连接，因此传统的热电焊法是无法将铝导电条焊接在铜质的熔焊垫上，如图1所示，一般是采用例如超声波振荡焊接设备84将铝导电条85和熔焊垫86焊接。然而相较于传统fr-4塑料基板，陶瓷的基板本体87硬且脆非常容易在超音波震荡时破裂而造成电路断线的问题，因此制造的量率一直难以提高直接降低了产能和提高了成本。
5、此外，虽然大功率组件可以很容易经由焊锡焊接在布局在陶瓷基板表面的焊垫上，但是容易产生过多的热能聚积，由于印刷电路板和电路组件间的热膨胀系数不一，金属铜与铝的热膨胀系数为16.5与23ppm/k，而陶瓷材料氧化铝、氮化铝与氮化硅大约分别是7、4.5与3.5ppm/k，当陶瓷基板与结合的金属层热膨胀系数差异过大时，在高温的焊接环境或运作环境下反复经热胀冷缩，导热接垫90的膨胀量会大于基板本体87的膨胀量，导致导热接垫90的铜层会翘曲变形金属及陶瓷基板之间的界面容易产生破裂、翘曲或变形剥离的问题，也势必会造成因热应力而让接点产生受损的风险，通常需要高效率的散热手段才能有效解决热能积蓄的问题。
6、为此，目前常用的方法有以下几种：一是在大功率电路组件和其他电路组件之间配置大范围空置空间，经由热对流或是热辐射将所发出的热能逸散至印刷电路板周围的空气及环境，但此种散热效率并不高；二是如图2的大功率组件88中在上述焊接有大功率电路组件89的陶瓷的基板本体87的背面铺设例如铜质导热接垫90，再透过导热胶91等材料热连结导热性质更好的金属散热器92(heat-sink)而将大功率电路组件89发出的热能传导逸散，但是因为铜的热膨胀系数远大于陶瓷基板，此种做法会导致基板本体87翘曲变形甚至断裂，而导热接垫90也会翘曲变形甚至剥落造成散热效率低落，而且导热胶91本身的导热系数远低于金属，因此即使在金属散热器92远离产热电子组件的远程加装风扇，金属导热器的92导热效果也会大打折扣。
7、此外，一般在焊接有大功率组件的导热电路板背面，经常会透过例如溅镀等方式，在背面长一层例如铜层做为导热接垫90，藉此跟同样是例如铜材质的金属散热器92妥善结合，而将大功率电路组件89发出的热能传导逸散。因此，一般规划是在陶瓷的基板本体87的正面，形成包含供焊接大功率电路组件89的安装垫93和焊接铝导电条85的熔焊垫86；藉此形成高导热陶瓷基板98，让大功率组件发热能由金属散热器92导出。
8、请参阅图2，为克服此问题，申请人进一步将整片的铜层，区隔为面积更小且彼此些微的间隙94的多片例如六角形的铜层区块95，一方面仍然可以让上方的陶瓷基板和下方的鳍片型金属散热器保持良好的结合与导热接触，另一方面可以在铜层区块95热胀冷缩时，藉由些微的间隙94作为类似桥梁或铁轨伸缩缝的缓冲区，使得铜层区块95和陶瓷间的热膨胀差异不会造成翘区剥落等结构损坏。
9、然而，当铜层区块95的各自尺寸过小时，由于超声波振荡焊接设备84进行超声波振荡焊接时，对应于上述些微的间隙94处的基板本体87将缺乏铜层区块95的下方支撑，因而非常容易在超声波振荡和温升的协同作用下产生些微破裂狭缝，甚至造成电路断路的问题，因此制造的良率一直难以提高，直接限制产能并使成本居高不下。而大功率电路组件89下方的间隙94处，也因缺少了铜层区块95的直接散热，使得大功率电路组件89发出的热能在间隙94周遭积聚，无法充分发散。
10、尤其如图3所示，申请人更擅长将例如fr-4等多层印刷电路板96中预先形成略大于陶瓷基板的尺寸的开口97，然后以绝缘胶材99固化黏着将高导热陶瓷基板98镶嵌在该开口97，再把用来驱动或控制大功率电路组件89的其余低电流电路和相关组件，以高密度和高复杂度的结构设置于fr4的电路板上，并和陶瓷基板上的电路相互导接，形成特殊的复合电路板。
11、此种结构的电路板被称为热电分离电路板，一方面可以将大功率电路组件89发出的大量热能先纵向地经由基板本体87及图式下方的金属散热器携出，避免fr-4铜箔印刷电路板96中的其他电路组件受到大功率电路组件89发出的大量热能的影响；另一方面，复杂的电路设计也不需要迁就陶瓷基板的简单结构，可以在多层板中尽情发挥，尽量微型化，并且节约相对昂贵的陶瓷基板用料。
12、因此，如何一方面在超声波焊接时保护硬且脆的陶瓷的基板本体不致破裂，以及改善导热接垫和陶瓷基板的翘曲变形，同时确保金属散热器和导热接垫良好的热连接，就是本专利技术所要达到的目的。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提供一种具有保护接垫的高导热陶瓷基板，旨在实现以下专利技术目的：(1)能够在以超声波振荡焊接铝导电条时，大幅降低陶瓷基板破裂的风险，有效提升产品本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率模块，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的大功率模块，其特征是，上述金属散热安装块中，在上述高度方向对应于上述安装垫的金属散热安装块，是至少一个在垂直上述高度方向的投影面上全覆盖上述安装垫的均匀导热接垫。
3.如权利要求1或2所述的大功率模块，其特征是，上述振荡稳定支撑保护接垫是矩形。
4.如权利要求3所述的大功率模块，其特征是，上述大功率电路组件是一电源管理集成电路。
5.如权利要求1或2所述的大功率模块，其特征是，进一步包括复数分别由超声波熔接至上述振荡稳定支撑保护接垫和上述大功率电路组件的高电流金属导电条。
【技术特征摘要】
1.一种大功率模块，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的大功率模块，其特征是，上述金属散热安装块中，在上述高度方向对应于上述安装垫的金属散热安装块，是至少一个在垂直上述高度方向的投影面上全覆盖上述安装垫的均匀导热接垫。
3.如权利要求1或2所述的大功率模块，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：余河潔，廖陈正龙，林俊佑，黄安正，陈昆赐，梁荣华，詹雅惠，杨奇桦，黄孝登，王敬文，
申请(专利权)人：瑷司柏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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