[发明专利]一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法

说明书

本发明公开了一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法。本发明通过设计治具形状，在治具表面涂覆陶瓷层的方式来减少治具对铜片的侵蚀作用，并通过一次烧结后铜片上留下的侵蚀印记进行加工，将高温下铜片与治具发生反应的部分蚀刻掉，且下方铜片制备为图形面，依靠治具的空间结构进行托举，克服了以往双面烧结法只能用上方铜片作为图形面的局限，丰富了产品类别，提高了品质和良品率，拓展了双面同时烧结法的使用方向，节约生产的成本与时间。

技术领域

本发明涉及新型电子元件封装技术领域，具体为一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法。

背景技术

功率半导体陶瓷覆铜载板制造过程中最关键工序即为铜瓷键合过程(烧结工艺)，其通过超过1000℃以上的高温和特定气体氛围实现了瓷片的金属化。目前业内通用的烧结方法包含单面烧结和双面同时烧结。

单面烧结较为通用，几乎所有公司均含此工艺，但该工艺由于铜瓷间热膨胀系数的差异，在加热时存在第一面烧结后瓷片受应力过大的问题，且单面烧结加工两个面要加热两次，经历两个高温过程，会使铜板内的铜晶粒在高温下生长，使铜板的晶粒形貌发生改变，并最终对陶瓷基板的性能造成不利影响；双面同时烧结则可同时对陶瓷基板的两个面进行加工，花费时间少，能源综合利用率高，且成本更低，但是需要使用特定治具，目前少数公司也能实现，该工艺为保持下方铜片与陶瓷的充分粘连，需要将铜片直接置于治具表面，因此烧结后下方铜片表面会有明显印记，必须经过后续的研磨工艺才能获得均一性的表面，而追加的研磨工艺，有一定概率会造成铜面刷痕，良品率难以得到保证。此外，该方法固定了下方铜片为研磨面，产品翘曲无法通过翻转面次来改变，应用方向受到了很大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法。所述一种免研磨的陶瓷覆铜板双面同时烧结方法，包括如下步骤：

S1. 制备治具坯体；

S2. 水刀加工治具坯体得治具；

S3. 按照治具-铜片-陶瓷-铜片的顺序，自上而下堆叠排列，双面同时烧结，得到覆铜基板；

S4. 取覆铜基板，下表面进行蚀刻，将覆铜板与治具接触面烧结后形成的印记去除，即可得成品。

进一步的，所述S1中，治具坯体采用碳化硅材料加工而成，其具体形状可针对特定产品图形进行排版设计。

功率半导体陶瓷覆铜载板制造过程中最关键的工序即为铜瓷键合过程(烧结工艺)，其是通过超过1000℃以上的高温和特定气体氛围实现瓷片的金属化。碳化硅材料可承受1100℃以上的高温，可以耐受功率半导体陶瓷覆铜载板制造过程的高温环境，且碳化硅材料内部碳原子与硅原子通过共价键以空间四面体的结构结合在一起，性质稳定，不易与其余物质发生反应，可以减少对其表面陶瓷涂覆层与铜片的侵蚀，以满足产品加工过程中的要求。

进一步的，所述S2中，水刀加工治具坯体步骤为使用水刀将治具加工形成若干个中空框架，所述中空框架为矩形，将框架骨架加工成上细下宽（上2.5-2.8mm，下：3.0-3.2mm）样式，使其骨架纵截面为梯形。

优选的，所述框架大小应根据所需产品大小以及客户需求制备，所述骨架上表面宽度应小于设计图纸中的线路间距。

优选的，所述治具坯体骨架十字连接处进行R角处理，并根据不同产品采用不同设计，使其适应不同R角的线路。

将治具坯体中间骨架加工为上窄下宽的梯形，可以提升其中间骨架的应力承受能力，并借助其独特的空间形状，可起到对铜片的托举作用，防止后期铜片蚀刻后，造成治具与陶瓷基板接触面积蚀刻过多，使产品品质受到影响。