[實用新型]陶瓷覆銅基板應力減荷結構

有效

• 申請號: 201020645510.1
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN201927591U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 周強;吳燕青
• 申請（專利權）人: 上海申和熱磁電子有限公司
• 主分類號: H01L23/12
• 分類號: H01L23/12;H01L23/34
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本實用新型涉及太陽能功率器件領域，特別涉及太陽能器件散熱結構技術領域，具體是指一種陶瓷覆銅基板應力減荷結構。

背景技術

在現有技術中，DBC基板是一種在高溫下將銅和陶瓷直接鍵合的散熱器件，具有高熱導率、優良的電絕緣性、較大電流承載能力、附著強度高、優異的耐焊錫性、高可靠性等特點，且象PCB一樣能制出各種線路圖形，在太陽能電池板組件、LED、半導體制冷、電子加熱器、大功率電力半導體模塊、功率控制電路、功率混合電路、智能功率組件、高頻開關電源、固態繼電器、汽車電子、航天航空及軍用電子組件、電訊專用交換機、接受系統、激光等工業電子上得到應用。目前DBC基板根據芯片尺寸和器件的安裝需要設計出最大有效面積的光板面圖形結構，這種光面結構的器件的缺陷在于：由于銅和陶瓷材料在熱物理參數和力學性能上有較大差異，而基板的成型溫度較高，使用溫度也較高且不斷變化，從而在基板的成型和使用過程中，材料性能的不匹配會使基板內部特別是銅和陶瓷的鍵合面產生較大的循環應力，成為基板中最脆弱的位置，具體請參閱圖1所示，其中包括銅11、銅瓷接合面12和陶瓷13。

當溫度循環變化時，內部產生交變應力使基板的不利位置即鍵合面產生“微觀裂紋”，長期反復的交變應力使微觀裂紋集結溝通形成“宏觀裂紋”，且宏觀裂紋在交變應力下逐步擴展，使鍵合層材料逐步被破壞，到一定極限時開裂，導致銅瓷分離，影響器件的可靠工作，不能滿足特定產品的壽命需求。

現有技術中，比如美國專利(公告號：US005527620A)中公開了“提高覆金屬基板的熱沖擊能力(METAL?COATED?SUB?STRATE?HAVING?IMPROVED?RESISTIVITY?TO?CYCLIC?TEMPERATURE?STRESS)”的技術，其中提出了解決上敘問題的途徑和方法，請參閱圖2所示，其中包括銅11、陶瓷13、應力緩沖盲孔14。

這種結構雖然可以釋放一部分應力，但是由于孔所占的總區域小，釋放的應力依然相當有限。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠有效防止DBC在熱循環狀態下銅層過早脫落、提高可靠性和熱循環壽命、結構簡單實用、工作性能穩定可靠、適用范圍較為廣泛的陶瓷覆銅基板應力減荷結構。

為了實現上述的目的，本實用新型的陶瓷覆銅基板應力減荷結構具有如下構成：

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構，包括陶瓷基板和鍵合于該陶瓷基板表面上的覆銅層，其主要特點是，所述的覆銅層的邊緣位置處設置有至少一個長形盲孔，且該長形盲孔的延伸方向與所述的覆銅層的邊緣線延伸方向相一致。

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的長形盲孔的深度至少為所述的覆銅層的厚度的一半，且小于該覆銅層的厚度。

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的各個長形盲孔的排列方向與所述的覆銅層的邊緣線的輪廓相一致。

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的長形盲孔為腰形孔。

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的腰形孔的寬度和所述的覆銅層的厚度之間滿足以下對應關系：

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的腰形孔的最遠離覆銅層邊緣的邊與對應的覆銅層的邊緣線之間的距離與該覆銅層的厚度之間滿足以下對應關系：

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的長形盲孔為啞鈴型孔。

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的啞鈴型孔的兩端頭部的直徑和所述的覆銅層的厚度之間滿足以下對應關系：

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的啞鈴型孔的中央連接部分的寬度和所述的覆銅層的厚度之間滿足以下對應關系：

該陶瓷覆銅基板應力減荷結構中的啞鈴型孔的最遠離覆銅層邊緣的邊與對應的覆銅層的邊緣線之間的距離與該覆銅層的厚度之間滿足以下對應關系：

采用了該實用新型的陶瓷覆銅基板應力減荷結構，由于其中將覆銅層的邊緣區域加上特定形狀的減荷盲槽結構，控制孔的相關尺寸和位置，并改變其截面形狀，從而在較大程度上緩和了應力集中的程度，降低了基板的有效應力集中系數，避免溫度變化過程中過早出現疲勞失效，而且提高了可靠性和熱循環壽命，所通過的熱循環次數是相對應圖形無緩沖結構基板的5～8倍，從而有效防止了DBC在熱循環狀態下銅層過早脫落，結構簡單實用，工作性能穩定可靠，適用范圍較為廣泛。

附圖說明

圖1為現有技術中的陶瓷覆銅基板散熱器件的結構示意圖。