專利名稱：電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及適合應(yīng)用于大功率電力半導(dǎo)體模塊、功率控制電路、智能功率組件和高頻開(kāi)關(guān)電源等，具體是涉及一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
雙面覆銅板(DBC)是指銅箔在高溫下直接鍵合到陶瓷基片，如氧化鋁或氮化鋁表面上的工藝方法。所制成的超薄復(fù)合基板具有優(yōu)良電絕緣性能，高導(dǎo)熱特性，優(yōu)異的軟釬焊性和高的附著強(qiáng)度，并可像印刷電路板一樣能刻蝕出各種圖形，具有很大的載流能力。因此，雙面覆銅板已成為大功率電力電子電路結(jié)構(gòu)技術(shù)和互連技術(shù)的基礎(chǔ)材料。由于DBC的熱膨脹系數(shù)一般與其連接材料的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化或者組件在使用中發(fā)熱時(shí)，會(huì)在DBC和其連接材料的交界面上產(chǎn)生應(yīng)力，長(zhǎng)期承受這樣的應(yīng)力會(huì)使DBC與其連接材料分離，帶來(lái)可靠性問(wèn)題，進(jìn)而影響DBC和組件的壽命。鑒于此，本發(fā)明提出一種新的結(jié)構(gòu)，可以降低DBC與其連接材料交界面的應(yīng)力，增強(qiáng)了組件的可靠性，提高DBC與組件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有DBC結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的不足，提供一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于DBC結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，可以降低DBC與其連接材料交界面之間的應(yīng)力，增加其可靠性，使DBC性能得到進(jìn)一步的改善。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案是
通過(guò)將DBC下表面銅層劃分成規(guī)則的圖形，減小單個(gè)銅片在水平維度上的長(zhǎng)度，來(lái)達(dá)到降低應(yīng)力的目的。一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC 下銅層，其特征在于=DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。優(yōu)選的，所述DBC陶瓷層為碳化硅層。優(yōu)選的，所述銅薄片間距為O. lmnT2mm。優(yōu)選的，所述DBC下銅層由多片矩形銅薄片等間距排列而成，整體呈矩形。優(yōu)選的，所述DBC下銅層由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。優(yōu)選的，所述DBC下銅層由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)的制作方法，將期望厚度的一整片銅薄片放置在 DBC陶瓷層下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環(huán)境中，在這些條件下，銅薄片將會(huì)與DBC陶瓷層接合，最后形成陶瓷基覆銅板；然后將設(shè)計(jì)好的模板覆蓋在DBC下銅層上，進(jìn)行刻蝕，使得整片DBC下銅層分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。
本發(fā)明的有益效果是在普通DBC的基礎(chǔ)上，通過(guò)將DBC下表面銅層刻蝕成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的銅薄片，在與其他材料連接時(shí)，銅片之間的縫隙會(huì)有黏合材料如焊錫來(lái)填充，通常黏合材料的彈性模量要比銅與陶瓷低的多，這樣在發(fā)生熱膨脹時(shí)，大部分形變會(huì)發(fā)生在裂縫中的填充材料里，從而將原來(lái)整片銅層產(chǎn)生的熱應(yīng)力分散到各個(gè)小的銅片之間的裂縫中， 降低了整體的熱應(yīng)力，有效的增加了 DBC與組件的壽命。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I的側(cè)視圖2是本發(fā)明實(shí)施例I的仰視圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的仰視圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的仰視圖。其中I- DBC上銅層、2-碳化硅層、3-DBC下銅層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，由上之下依次為DBC上銅層1、DBC陶瓷層和DBC 下銅層3，DBC下銅層3由多片銅薄片等間距排列而成。所述DBC陶瓷層為碳化硅層2。實(shí)施例I
將期望厚度的一整片銅薄片放置碳化硅層在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環(huán)境中，在這些條件下，銅將會(huì)與碳化硅層2形成非常堅(jiān)固的接合， 最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設(shè)計(jì)好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進(jìn)行刻蝕，使得整片 DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。分割后的銅薄片為矩形。實(shí)施例2
將期望厚度的一整片銅薄片放置在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環(huán)境中，在這些條件下，銅將會(huì)與碳化硅層2形成非常堅(jiān)固的接合，最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設(shè)計(jì)好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進(jìn)行刻蝕，使得整片DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。DBC下銅層3由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。實(shí)施例3
將期望厚度的一整片銅薄片放置在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環(huán)境中，在這些條件下，銅將會(huì)與碳化硅層2形成非常堅(jiān)固的接合，最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設(shè)計(jì)好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進(jìn)行刻蝕，使得整片DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。DBC下銅層3由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子，設(shè)計(jì)的模板不一定為規(guī)則的正多邊形，只需能夠完全覆蓋DBC下銅層3，并且使刻蝕出的縫隙寬度相等即可，縫隙寬度d取值0. lmnT2mm。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC下銅層，其特征在于=DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，其特征在于所述DBC陶瓷層為碳化娃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，其特征在于所述銅薄片間距為 O. Imm 2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，其特征在于所述DBC下銅層由多片矩形銅薄片等間距排列而成，整體呈矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，其特征在于所述DBC下銅層由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，其特征在于所述DBC下銅層由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規(guī)則銅薄片組成，整體呈矩形。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種電力電子功率模塊覆銅結(jié)構(gòu)，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC下銅層，其特征在于DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。在普通DBC的基礎(chǔ)上，通過(guò)將DBC下表面銅層刻蝕成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的銅薄片，這樣在發(fā)生熱膨脹時(shí)，大部分形變會(huì)發(fā)生在裂縫中的填充材料里，降低了整體的熱應(yīng)力，有效的增加了DBC與組件的壽命。
文檔編號(hào)B32B15/20GK102582162SQ201210054549
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月4日
發(fā)明者汪濤, 盛況, 翟超, 郭清 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)