[发明专利]一种陶瓷板和引线框架共晶方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷板和引线框架共晶方法，通过引线框架与陶瓷板利用共晶反应直接粘合，引线框架和陶瓷板之间直接共晶粘合，生产出的引线框架、陶瓷、金属板的组合件(简称DBM)既增加了引脚的抗拉强度，又提高了功率器件的工作性能。陶瓷板替代了原来的导热绝缘片，能够提供更好的结构强度，更好的绝缘性能。一般绝缘片的导热系数为一般为5.8W/(m·K)，氧化铝的热导率一般为24W/(m·K)，AlN的导热率则为170W/(m·K)，陶瓷板拥有更好的导热性能。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种陶瓷板和引线框架共晶方法。

背景技术

新兴的半导体电子技术在工业、商用、新能源等领域得到了极大发展，尤其是各种IC及功率器件，需求数量及性能都在逐年提升，因此更高性能、更高效率、更高可靠性的器件是各个领域未来的主要需求。本文涉及到的共晶材料则为半导体器件封装领域的重要材料，能够极大程度改良器件的封装形式以及提升器件的可靠性。

陶瓷板和金属板共晶的典型应用为DBC(Direct Bonding Copper)简称陶瓷覆铜板，又称直接键合铜陶瓷板。有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能，且能像PCB电路板一样刻蚀出各种图形。陶瓷基片与铜箔在高温(1065℃)下共晶烧结而成，最后根据电路要求，以刻蚀方式形成电路。由于铜箔具有良好的导电、导热能力，而陶瓷能有效控制Cu-陶瓷-Cu复合体的膨胀，使DBC基板具有近似陶瓷的热膨胀系数。DBC具有导热性好、绝缘性强、可靠性高等优点，已广泛应用于IGBT、IPM、PIM和LD等封装。

现有的采用DBC的诸多封装技术中，封装的引出脚和DBC是2个部件，封装的引出脚需要跟DBC键合，一般的键合形式为激光点焊，而引脚材质有时也不同于DBC的表面材质，这样封装的引脚和DBC的焊点可能会出现虚焊、脱焊、焊接老化失效等现象，会引起器件失效。

一般的封装形式是将属于2个部件的引线框架与DBC的敷铜面进行键合，这种封装形式会产生更多的焊点，带来更大的内阻，会降低器件的可靠性并一定程度上降低器件的电性能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种陶瓷板和引线框架共晶方法，本发明通过一种陶瓷板和引线框架共晶的结构和方法，在保持陶瓷板和金属板共晶后优良导热性能的基础上，彻底解决了封装引脚和原有DBC焊点之间老化问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种陶瓷板和引线框架共晶方法，包括以下步骤：

步骤1，对引线框架做部分处理，做出符合引脚要求和贴片要求的引线框架图案，根据图案对引线框架进行加工；

步骤2，为保障引脚的稳定性和可靠性，对引脚做处理，给引脚留出足够的形变空间，并考虑热胀冷缩带来的余量空间，避免因膨胀或缩小带来的应力导致结构失效；或在大电流引脚上加工孔，便于大电流接触；

步骤3，选择合适的陶瓷板作为中间材料，合适的陶瓷板提高结构强度，并且能够抑制金属-陶瓷-金属复合体的膨胀，使DBM具有近似陶瓷的热膨胀系数；

步骤4，在承载治具上放置金属板与陶瓷板；将选定的陶瓷板放置于金属板上，再将冲压定型后的引线框架放置于陶瓷板上方指定位置，并且用专用治具固定位置，且给该复合结构适当的正压力；

步骤5，将固定好的复合结构送至高温炉中发生共晶反应，得到底层是金属，中间层是陶瓷，最上层是引线框架；

步骤6，根据实际需要将DBM中的引线框架蚀刻出需要的电路，若如果引线框架已经预先制作好了全部线路，则可以省去步骤6。

进一步方案为，所述引线框架的引脚出脚方式包括单侧出脚、2侧出脚、3侧出脚、4侧出脚、多侧出脚、任意侧出脚。