[發明專利]一種高導熱陶瓷通用覆銅基板及其制備方法

有效

• 申請號: 202110976928.3
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113698213B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 陳應峰;吳海兵
• 申請（專利權）人: 江蘇耀鴻電子有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/632;C04B35/64;C04B35/645;C04B37/00;C04B37/02
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 張強

本發明公開了一種高導熱陶瓷通用覆銅基板，具體涉及陶瓷覆銅板技術領域，包括陶瓷基板、焊料片和銅箔層，所述陶瓷基板包括以下原料：氮化硅粉、氮化鋁、氧化鈹、燒結助劑、納米炭黑、納米硒、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、磷酸三乙酯和無水乙醇。本發明通過添加有納米炭黑、二乙基二硫代氨基甲酸鋅、磷酸三乙酯和納米硒，在二乙基二硫代氨基甲酸鋅和磷酸三乙酯的作用下納米炭黑和納米硒能夠在氮化硅陶瓷基板中形成致密的點狀交聯結構或線網狀交聯結構，既能夠提高陶瓷基板的導熱效率，而且能夠提高陶瓷基板的力學性能，納米炭黑和納米硒也能夠填充陶瓷基板內部的缺陷，使得導熱網路更好，能夠有效提高陶瓷基板的導熱效果。

技術領域

本發明涉及陶瓷覆銅板技術領域，更具體地說，本發明涉及一種高導熱陶瓷通用覆銅基板及其制備方法。

背景技術

陶瓷覆銅基板是使用DBC(DirectBondCopper)技術將銅箔直接燒結在陶瓷表面而制成的一種電子基礎材料。由于陶瓷覆銅基板既具有陶瓷的高導熱系數、高耐熱、高電絕緣性、高機械強度、與硅芯片相近的熱膨脹系數以及低介質損耗等特點，又具有無氧銅的高導電性和優異焊接性能，是當今電力電子領域功率模塊封裝、連接芯片與散熱襯底的關鍵材料，廣泛應用于各類電氣設備及電子產品。DBC是將Al₂O₃或AlN陶瓷基板的單面或雙面覆上Cu板后，經由高溫1065-1085℃的環境加熱，使Cu板表面因高溫氧化、擴散與Al₂O₃基板產生Cu-Cu₂O共晶相，使銅板與陶瓷基板黏合，形成陶瓷基覆銅板。

現有的陶瓷覆銅基板封裝材料主要有三種：氧化鋁、氮化鋁和氮化硅。對于新一代的大功率化和高集成化的功率電子器件來說，氧化鋁因為機械強度和熱導率都不高而不能勝任；氮化鋁盡管熱導率很高，但其機械性能不夠高。而氮化硅的抗彎強度和斷裂韌性等機械性能在各種結構陶瓷里非常出眾，但其熱導率還有待進一步提高。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的實施例提供一種高導熱陶瓷通用覆銅基板及其制備方法，本發明所要解決的問題是：如何提高陶瓷覆銅基板的導熱性能和力學性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高導熱陶瓷通用覆銅基板，包括陶瓷基板、焊料片和銅箔層，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉70-90份、氮化鋁8-15份、氧化鈹1-3份、燒結助劑4-6份、納米炭黑2-8份、納米硒3-8份、二乙基二硫代氨基甲酸鋅0.5-2.5份、磷酸三乙酯0.2-1份和無水乙醇50-120份。

在一種優選的實施方式中，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉75-85份、氮化鋁10-13份、氧化鈹1.5-2.5份、燒結助劑4.5-5.5份、納米炭黑4-6份、納米硒5-6份、二乙基二硫代氨基甲酸鋅1-2份、磷酸三乙酯0.5-0.7份和無水乙醇70-100份。

在一種優選的實施方式中，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉80份、氮化鋁12份、氧化鈹2份、燒結助劑5份、納米炭黑5份、納米硒5.5份、二乙基二硫代氨基甲酸鋅2份、磷酸三乙酯0.6份和無水乙醇90份。

在一種優選的實施方式中，所述納米硒為點狀納米硒或線狀納米硒的一種或兩種混合，所述點狀納米硒的粒徑為60-100nm，所述線狀納米硒的直徑為50-90nm，長度為4-8um，所述焊料片為用Ag-Cu-Ti系焊料片，厚度為0.01-0.15mm，所述銅箔層為無氧銅，且所述無氧銅的純度為99.99％，厚度為0.01-0.2mm。

在一種優選的實施方式中，所述燒結助劑為氧化鎂和氧化鈰的混合物，所述氧化鎂與氧化鈰的重量比為1：(1-3)。

本發明還提供一種高導熱陶瓷通用覆銅基板的制備方法，具體制備步驟如下：