覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202021111382.2 (22)申请日 2020.06.16 (73)专利权人 江苏富乐德半导体科技有限公司 地址 224200 江苏省盐城市东台市城东新 区鸿达路18号 (72)发明人 王斌贺贤汉周轶靓葛荘 吴承侃张恩荣 (74)专利代理机构 上海申浩律师事务所 31280 代理人 陆叶 (51)Int.Cl. H01L 21/48(2006.01) (54)实用新型名称 一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板 (57)摘要 本实用新型公开了一种覆铜陶瓷基板烧结 夹层冷却板。 一。

2、种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却 板， 包括冷却芯体， 冷却芯体中40100的区 域为泡沫铜制成的散热层； 还包括设置在冷却芯 体中央处的上下两侧的陶瓷隔板， 陶瓷隔板与冷 却芯体固定连接； 竖直状态下， 陶瓷隔板的正投 影面处于冷却芯体的正投影面的区域内。 本专利 适用温度广、 能显著增大覆铜板产品散热面积、 散热速度并使产品散热更加均匀。 本专利中冷却 芯体起散热作用。 陶瓷隔板起到隔开覆铜板产品 和冷却芯体的作用， 防止二者间发生扩散焊。 冷 却板结构设计的特征在于在炉内氮气风冷条件 下尽可能增大散热面积、 散热速度并使产品散热 更加均匀。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 2123。

3、22950 U 2021.01.08 CN 212322950 U 1.一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于， 包括冷却芯体， 所述冷却芯体中 40-100的区域为泡沫铜制成的散热层； 还包括设置在冷却芯体中央处的上下两侧的陶瓷隔板， 所述陶瓷隔板与所述冷却芯体 固定连接； 竖直状态下， 所述陶瓷隔板的正投影面处于所述冷却芯体的正投影面的区域内。 2.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述冷却芯 体包括位于中央的中心区以及中央区两侧向外延伸的翼区， 所述翼区的延伸长度为20mm- 60mm； 所述陶瓷隔板固定在所述中心区。 3.根据权利要求1所述的一种。

4、覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述泡沫铜 的孔径大小为40um-150um。 4.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述陶瓷隔 板厚度为0.1mm-1mm； 所述冷却板的厚度为1mm-10mm。 5.根据权利要求1所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述陶瓷隔 板的长度小于产品的长度， 且差值为2mm-5mm； 所述陶瓷隔板的宽度小于产品的宽度， 且差值为2mm-5mm。 6.根据权利要求2所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述中心区 的左右两侧连接有所述翼区； 所述中心区左右方向上的长度大于所述陶瓷隔板左右。

5、方向上的长度， 且所述中心区左 右两侧与所述陶瓷隔板左右两侧之间的同侧的间隙宽度为4-10mm； 所述中心区前后方向上的长度大于所述陶瓷隔板前后方向上的长度， 且所述中心区前 后两侧与所述陶瓷隔板前后两侧之间的同侧的间隙宽度为10mm-30mm。 7.根据权利要求2所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述翼区的 结构是半圆形、 扇形、 等腰三角形或者长方形。 8.根据权利要求1至7中任意一项所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在 于： 所述冷却芯体是泡沫铜制成冷却芯体。 9.根据权利要求2或6所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述中 心区为导热金。

6、属片， 所述翼区的材质为泡沫铜； 所述中心区与翼区焊接相连。 10.根据权利要求9所述的一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特征在于： 所述中心 区是铜片。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212322950 U 2 一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板 技术领域 0001 本实用新型涉及机械技术领域， 具体是冷却板。 背景技术 0002 覆铜陶瓷基板是半导体领域高压大功率模块最为优良的封装材料， 其具有高导 热、 优良的绝缘性能、 优异的软钎焊性、 载流能力大等特性。 高温直接键合(DBC， 又称DCB)技 术、 高温活性钎焊(AMB)技术、 电镀(DPC)技术以及激光活化技术(LAM)是目前制。

7、作覆铜陶瓷 基板的主要技术。 其中， 使用AMB技术制备的覆铜陶瓷基板具有抗冷热冲击性能优异、 铜瓷 剥离强度高、 冷热循环可靠性高等优点， 具有广阔的市场和应用前景。 0003 随着AMB技术的进一步发展， 在烧结制备时如何使覆铜陶瓷基板的基本性能安定 化和优异化成为工业量产控制产品质量的关键。 合理的烧结制度是保证高温活性钎焊覆铜 板质量的重要前提条件之一， 例如， 覆铜板烧结过程中的冷却方式、 冷却速度、 冷却均匀性 与产品铜瓷剥离强度、 抗冷热冲击性能紧密相连。 目前， 在工业量产覆铜板的烧结过程中， 即使选用最优的冷却方式、 冷却速度， 也很难保证覆铜板产品的冷却均匀性， 而冷却不均。

8、会 造成焊料结合层部分位置残余热应力增大， 产生剥离强度低和冷热冲击可靠性差的薄弱区 域。 针对此类问题， AMB技术领域尚无经济有效的解决方法。 因此， 一种可显著提升覆铜板在 烧结过程中冷却均匀性的烧结夹层冷却板对提升产品质量具有重要意义。 实用新型内容 0004 针对现有技术存在的问题， 本实用新型提供一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 以解决以上至少一个技术问题。 0005 为了达到上述目的， 本实用新型提供了一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 其特 征在于， 包括冷却芯体， 所述冷却芯体中40-100的区域为泡沫铜制成的散热层； 0006 还包括设置在冷却芯体中央处的上下两侧的陶瓷隔板，。

9、 所述陶瓷隔板与所述冷却 芯体固定连接； 0007 竖直状态下， 所述陶瓷隔板的正投影面处于所述冷却芯体的正投影面的区域内。 0008 本专利适用温度广、 能显著增大覆铜板产品散热面积、 散热速度并使产品散热更 加均匀。 0009 本专利中冷却芯体起散热作用。 陶瓷隔板起到隔开覆铜板产品和冷却芯体的作 用， 防止二者间发生扩散焊。 冷却板结构设计的特征在于在炉内氮气风冷条件下尽可能增 大散热面积、 散热速度并使产品散热更加均匀。 0010 进一步优选的， 所述冷却芯体包括位于中央的中心区以及中央区两侧向外延伸的 翼区， 所述翼区的延伸长度为20mm-60mm； 0011 所述陶瓷隔板固定在所述。

10、中心区。 0012 尽可能增大散热面积、 散热速度并使产品散热更加均匀。 0013 进一步优选的， 所述泡沫铜的孔径大小为40um-150um。 说明书 1/4 页 3 CN 212322950 U 3 0014 进一步优选的， 所述陶瓷隔板厚度优选为0.1mm-1mm。 0015 进一步优选的， 所述冷却板的厚度优选为1mm-10mm。 0016 进一步优选的， 所述陶瓷隔板的长度小于产品的长度， 且差值为2mm-5mm； 0017 所述陶瓷隔板的宽度小于产品的宽度， 且差值为2mm-5mm。 0018 进一步优选的， 所述中心区的左右两侧连接有所述翼区； 0019 所述中心区左右方向上的长。

11、度大于所述陶瓷隔板左右方向上的长度， 且所述中心 区左右两侧与所述陶瓷隔板左右两侧之间的同侧的间隙宽度为4-10mm； 0020 所述中心区前后方向上的长度大于所述陶瓷隔板前后方向上的长度， 且所述中心 区前后两侧与所述陶瓷隔板前后两侧之间的同侧的间隙宽度为10mm-30mm。 0021 进一步优选的， 所述翼区的前后方向上的长度小于中心区前后方向的长度， 且同 一侧的差值为10mm-30mm。 0022 进一步优选的， 所述冷却芯体是泡沫铜制成冷却芯体。 0023 或者， 所述中心区为导热金属片， 所述翼区的材质为泡沫铜； 0024 所述中心区与翼区焊接相连。 0025 进一步优选的， 所述。

12、中心区是铜片。 0026 进一步优选的， 冷却芯体与陶瓷隔板通过真空钎焊或直接键合相连。 0027 进一步优选的， 所述翼区与所述中心区齐平。 0028 进一步优选的， 所述翼区自邻近中心区侧至远离中心区侧向上倾斜或向下倾斜。 0029 进一步优选的， 所述翼区的结构是半圆形、 扇形、 等腰三角形或者长方形。 附图说明 0030 图1为本实用新型的一种结构示意图； 0031 图2为本实用新型的上摆放有产品的一种结构示意图； 0032 图3为本实用新型层叠摆放在烧结炉内的一种示意图； 0033 图4为采用本实用新型进行冷却后的产品制备的拉力测试样品的结构示意图。 0034 其中： 1为冷却芯体，。

13、 2为陶瓷隔板， 3为产品， 11为中心区， 12为翼区。 具体实施方式 0035 下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。 0036 参见图1至图2， 一种覆铜陶瓷基板烧结夹层冷却板， 包括冷却芯体1， 冷却芯体1中 40-100的区域为泡沫铜制成的散热层。 其余区域(0-60)为导热材料， 比如导热金 属片或者泡沫铜等材料。 可以是， 冷却芯体1包括位于中央的中心区11以及中央区两侧向外 延伸的翼区12， 翼区12的延伸长度为20mm-60mm。 冷却芯体1是泡沫铜制成冷却芯体1。 或者， 中心区11为导热金属片， 翼区12的材质为泡沫铜； 中心区11与翼区12焊接相连。 中心区11可 以。

14、是铜片。 0037 还包括设置在冷却芯体1中央处的上下两侧的陶瓷隔板2， 陶瓷隔板2与冷却芯体1 固定连接。 陶瓷隔板可以是氮化铝陶瓷。 0038 竖直状态下， 陶瓷隔板2的正投影面处于冷却芯体1的正投影面的区域内。 0039 本专利适用温度广、 能显著增大覆铜板产品3散热面积、 散热速度并使产品3散热 说明书 2/4 页 4 CN 212322950 U 4 更加均匀。 0040 本专利中冷却芯体1起散热作用。 陶瓷隔板2起到隔开覆铜板产品3和冷却芯体1的 作用， 防止二者间发生扩散焊。 冷却板结构设计的特征在于在炉内氮气风冷条件下尽可能 增大散热面积、 散热速度并使产品3散热更加均匀。 0。

15、041 陶瓷隔板2固定在中心区11。 0042 泡沫铜的孔径大小为40um-150um。 陶瓷隔板2厚度优选为0.1mm-1mm。 冷却板的厚 度优选为1mm-10mm。 0043 陶瓷隔板2的长度小于产品3的长度， 且差值为2mm-5mm； 陶瓷隔板2的宽度小于产 品3的宽度， 且差值为2mm-5mm。 0044 中心区11的左右两侧连接有翼区12； 中心区11左右方向上的长度大于陶瓷隔板2 左右方向上的长度， 且中心区11左右两侧与陶瓷隔板2左右两侧之间的同侧的间隙宽度为 4-10mm； 中心区11前后方向上的长度大于陶瓷隔板2前后方向上的长度， 且中心区11前后两 侧与陶瓷隔板2前后两侧。

16、之间的同侧的间隙宽度为10mm-30mm。 所述翼区的前后方向上的长 度小于中心区前后方向的长度， 且同一侧的差值为10mm-30mm。 冷却芯体1与陶瓷隔板2通过 真空钎焊或直接键合相连。 0045 翼区12与中心区11齐平。 翼区12自邻近中心区11侧至远离中心区11侧向上倾斜或 向下倾斜。 翼区12的结构是半圆形、 扇形、 等腰三角形或者长方形。 0046 本装置较佳的使用方法。 产品放置在冷却板的中心区的陶瓷隔板上， 层叠堆垛后 放入烧结炉中， 在氮气风冷条件下进行降温冷却。 0047 拉力测试结果： 0048 对比例1： 不使用冷却板烧结 0049 本实施例为覆铜陶瓷基板产品不使用本。

17、专利中的冷却板， 覆铜陶瓷基板间插入与 基板尺寸一致的高导热瓷片(防止铜层间的扩散焊)层叠堆垛后放入烧结炉内进行升温、 保 温及冷却。 随后， 对烧结制品进行AMB图形化工艺处理得到所需拉力测试样品。 0050 实施例1： 使用冷却板烧结 0051 参见图3， 覆铜陶瓷基板产品放置在冷却板的中心区的陶瓷隔板上， 层叠堆垛后放 入烧结炉中， 在烧结炉内进行升温、 保温及冷却。 随后， 对烧结制品进行AMB图形化工艺处理 得到所需拉力测试样品。 0052 拉力测试为烧结冷却均匀性的间接评价方法， 取烧结堆垛层中间部分的覆铜陶瓷 基板产品， 按照图4所示对覆铜陶瓷基板样品进行AMB拉力样品的图形化工。

18、艺， 采用激光切 割的方法， 在图示1#、 2#、 3#、 4#位置取下拉力测试条1#测试条、 2#测试条、 3#测试条以及4# 测试条， 所有测试条宽度为5mm。 测试结果如表1所示， 测试结果表明使用本专利夹层冷却板 后， 产品拉力测试值明显增大， 标准差明显减小， 可间接证实本专利所述夹层冷却板可显著 提升烧结过程中的冷却均匀性。 0053 表1 0054 说明书 3/4 页 5 CN 212322950 U 5 0055 0056 以上仅是本实用新型的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本实用新型原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰 也应视为本实用新型的保护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 212322950 U 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 212322950 U 7 图3 图4 说明书附图 2/2 页 8 CN 212322950 U 8 。