【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體，具體是一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)超級(jí)快充站、智能電網(wǎng)、高壓光伏風(fēng)電領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)功率器件的高壓、高功率密度、強(qiáng)散熱等需求更加迫切，對(duì)功率型電子器件而言,其陶瓷襯板應(yīng)具有較高的導(dǎo)熱性、絕緣性與耐熱性，以及較高的強(qiáng)度和與芯片相匹配的熱膨脹系數(shù)。然而，隨著功率器件承受的電壓電流的范圍越來(lái)越大，導(dǎo)致器件失效的概率也變得越來(lái)越大，其最為主要的原因是熱量在功率型電子元器件內(nèi)部不斷積累使得芯片結(jié)溫且逐步升高,并產(chǎn)生熱應(yīng)力,引發(fā)壽命降低及色溫變化等一系列可靠性問(wèn)題。雖然可以通過(guò)增加陶瓷襯板的金屬層厚度，來(lái)緩解芯片上熱應(yīng)力的問(wèn)題，但隨著厚度的增加，又面臨著芯片與陶瓷襯板熱膨脹系數(shù)不匹配。熱膨脹系數(shù)的不匹配導(dǎo)致功率器件工作時(shí)，其內(nèi)部的芯片及陶瓷襯板隨著溫度的變化發(fā)生不同程度的收縮或膨脹，從而會(huì)對(duì)焊點(diǎn)或者界面產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這種情況下，如果焊點(diǎn)或者界面質(zhì)量不好，就容易出現(xiàn)焊點(diǎn)松動(dòng)、界面斷裂等問(wèn)題；此外隨著厚度的增加，成本增加且不符合功率器件的小型化、多功能化的發(fā)展趨勢(shì)。
2、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板，包括雙面覆鋁陶瓷襯板，所述雙面覆鋁陶瓷襯板兩側(cè)設(shè)有
4、較為優(yōu)化地，所述鎳層厚度為2-4μm；所述鋁金剛石復(fù)合層厚度為20-30μm，所述鋁金剛石復(fù)合層中純鋁粉和金屬化金剛石微粉的重量比為8：(2.0-2.5)；所述雙面覆鋁陶瓷襯板的鋁厚度為0.2-0.8mm。
5、一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，包括以下步驟：
6、步驟一：通過(guò)真空微蒸發(fā)鍍工藝，在金剛石微粉表面形成一層金屬銅，制備得到金屬化金剛石微粉；
7、步驟二：將步驟一得到的金屬化金剛石微粉和純鋁粉混合，通過(guò)冷噴工藝處理，在雙面覆鋁陶瓷襯板上形成鋁金剛石復(fù)合層，備用；
8、步驟三：將步驟二得到的雙面覆鋁陶瓷襯板先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行表面鍍鎳，制備得到成品。
9、較為優(yōu)化地，步驟一中，所述金剛石微粉的粒徑為10-15μm；所述金屬銅的厚度為0.1-0.2μm。
10、較為優(yōu)化地，步驟一中，真空微蒸發(fā)鍍工藝：真空度為2.0×10-5-5.0×10-4pa，沉積溫度為300-400℃，沉積速率為0.1-0.5nm/s，鍍膜時(shí)間為15-40min，蒸發(fā)速率為1.0-2.0a/s。
11、較為優(yōu)化地，步驟二中，純鋁粉的粒徑為10-15μm。
12、較為優(yōu)化地，步驟二中，冷噴工藝：噴嘴直徑為0.5-1.5mm，噴槍氣壓為0.7-1mpa，氣體流量為100-400l/min，粉末氣流速度為300-600m/s，送粉量為5-20g/min。
13、較為優(yōu)化地，步驟三中，所述預(yù)處理工藝依次為堿洗3-5min、酸洗90-100s、一次浸鋅40-50s、酸洗90-100s、二次浸鋅30-40s，每個(gè)步驟完成之后進(jìn)行純水洗滌。
14、較為優(yōu)化地，步驟三中，表面鍍鎳為次磷酸鈉體系化學(xué)鍍鎳；次磷酸鈉化學(xué)鍍鎳溶液的成分：niso4·7h2o為25-30g/l，nah2po2·h2o為25-30g/l，ch3coona為15-20g/l，na3c6h5o·2h2o為10-20g/l。
15、較為優(yōu)化地，步驟三中，表面鍍鎳時(shí)，溫度為78-85℃，時(shí)間為15-25min，攪拌方式為空氣攪拌。
16、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：
17、本專(zhuān)利技術(shù)的特點(diǎn)在于，通過(guò)真空微蒸發(fā)鍍工藝對(duì)金剛石進(jìn)行金屬化，得到金屬化金剛石微粉。將金屬化金剛石微粉和純鋁粉混合，通過(guò)冷噴工藝處理，在雙面覆鋁陶瓷襯板上形成鋁金剛石復(fù)合層。將處理后的雙面覆鋁陶瓷襯板先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行表面鍍鎳，形成一種表面鍍層-鋁金剛石復(fù)合層-雙面覆鋁陶瓷襯板-鋁金剛石復(fù)合層-表面鍍層的結(jié)構(gòu)。本專(zhuān)利技術(shù)制備得到的成品將鋁金剛石復(fù)合層作為中間層，具有了與芯片匹配的熱膨脹系數(shù)，極大程度的緩解了因熱膨脹系數(shù)差異帶來(lái)的應(yīng)力問(wèn)題，此外，該結(jié)構(gòu)提高了覆鋁陶瓷襯板的熱導(dǎo)率，解決了因熱應(yīng)力導(dǎo)致的一系列可靠性問(wèn)題。
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1.一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板，其特征在于：包括雙面覆鋁陶瓷襯板，所述雙面覆鋁陶瓷襯板兩側(cè)設(shè)有鋁金剛石復(fù)合層，所述鋁金剛石復(fù)合層表面鍍有鎳層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板，其特征在于：所述鎳層厚度為2-4μm；所述鋁金剛石復(fù)合層厚度為20-30μm，所述鋁金剛石復(fù)合層中純鋁粉和金屬化金剛石微粉的重量比為8：(2.0-2.5)；所述雙面覆鋁陶瓷襯板的鋁厚度為0.2-0.8mm。
3.一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述金剛石微粉的粒徑為10-15μm；所述金屬銅的厚度為0.1-0.2μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟一中，真空微蒸發(fā)鍍工藝：真空度為2.0×10-5-5.0×10-4Pa，沉積溫度為300-400℃，沉積速率為0.1-0.5nm/s，鍍膜時(shí)間為15-40min，蒸發(fā)速率為1.0-2.0A/s。
6.根據(jù)權(quán)利要
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟二中，冷噴工藝：噴嘴直徑為0.5-1.5mm，噴槍氣壓為0.7-1Mpa，氣體流量為100-400L/min，粉末氣流速度為300-600m/s，送粉量為5-20g/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述預(yù)處理工藝依次為堿洗3-5min、酸洗90-100s、一次浸鋅40-50s、酸洗90-100s、二次浸鋅30-40s，每個(gè)步驟完成之后進(jìn)行純水洗滌。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟三中，表面鍍鎳為次磷酸鈉體系化學(xué)鍍鎳；次磷酸鈉化學(xué)鍍鎳溶液的成分：NiSO4·7H2O為25-30g/L，NaH2PO2·H2O為25-30g/L，CH3COONa為15-20g/L，Na3C6H5O·2H2O為10-20g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟三中，表面鍍鎳時(shí)，溫度為78-85℃，時(shí)間為15-25min，攪拌方式為空氣攪拌。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板，其特征在于：包括雙面覆鋁陶瓷襯板，所述雙面覆鋁陶瓷襯板兩側(cè)設(shè)有鋁金剛石復(fù)合層，所述鋁金剛石復(fù)合層表面鍍有鎳層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板，其特征在于：所述鎳層厚度為2-4μm；所述鋁金剛石復(fù)合層厚度為20-30μm，所述鋁金剛石復(fù)合層中純鋁粉和金屬化金剛石微粉的重量比為8：(2.0-2.5)；所述雙面覆鋁陶瓷襯板的鋁厚度為0.2-0.8mm。
3.一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟一中，所述金剛石微粉的粒徑為10-15μm；所述金屬銅的厚度為0.1-0.2μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟一中，真空微蒸發(fā)鍍工藝：真空度為2.0×10-5-5.0×10-4pa，沉積溫度為300-400℃，沉積速率為0.1-0.5nm/s，鍍膜時(shí)間為15-40min，蒸發(fā)速率為1.0-2.0a/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱膨脹系數(shù)覆鋁陶瓷襯板的制備方法，其特征在于：步驟...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：武威，王斌，高遠(yuǎn)，蹇滿，周鑫，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇富樂(lè)華功率半導(dǎo)體研究院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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