[发明专利]一种绝缘金属基板及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电子封装技术领域，具体涉及一种绝缘金属基板及其制备方法和应用。一种绝缘金属基板，由上至下依次包括铜箔层、绝缘层和金属基板；所述铜箔层、绝缘层和金属基板的厚度比为1：(0.1‑1.5)：(1‑30)。本发明提供的绝缘金属基板解决了普通覆铜陶瓷基板(简称DBC)的面临的问题，同时满足普通DBC的其它各项指标，提升IGBT模块的功率循环能力至少2倍、降低模块的整体热阻30％以上、不必使用普通DBC陶瓷基板的二次焊接工序，消除了二次焊接的气孔问题，同时由于减少生产工艺而节省了封装成本。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，具体涉及一种绝缘金属基板及其制备方法和应用。

背景技术

随着制造技术的飞速发展，电子产品的功率越来越大，体积越来越小，导致集成度越来越高。传统IGBT模块，芯片通过钎焊的方式焊接在陶瓷覆铜基板(DBC)的上表面，陶瓷覆铜基板的中间部分一般是氧化铝陶瓷，上下两面一般是0.3mm厚度的铜箔，陶瓷和铜箔通过热压的方式结合在一起，形成陶瓷覆铜基板(DBC)。陶瓷覆铜基板的上表面铜箔通过刻蚀形成电流通道，与芯片底部通过钎焊焊接，将电流从芯片背面引出，中间层的氧化铝陶瓷主要起绝缘和导热的作用，底层铜箔通过金属钎焊与金属底板焊接，主要起散热作用。

然而使用传统的陶瓷覆铜基板封装的IGBT模块，会有3方面的不足：1.由于陶瓷和金属的热膨胀系数(CTE)存在较大差异，导致模块只有相对较低的温度循环(TC)能力，在经过多次的温度循环后，DBC中间的陶瓷容易出现开裂，DBC与金属底板之间的钎焊层容易出现开裂退化，甚至分层现象；2.导热能力不足，目前使用陶瓷覆铜基板的IGBT模块从芯片到散热底板的热传导路径较长，从而热阻较大；3.基于DBC陶瓷覆铜基板的IGBT模块封装的工艺复杂，钎焊层的气孔率相对难以控制。

针对上述技术问题，本发明基于IGBT模块产品的特殊性能需求，提供了一种功率循环能力高、整体热阻小、工艺简化的绝缘金属基板。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种绝缘金属基板，由上至下依次包括铜箔层、绝缘层和金属基板；所述铜箔层、绝缘层和金属基板的厚度比为1：(0.1-1.5)：(1-30)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述铜箔的厚度为0.1-2mm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述绝缘层的制备原料包括陶瓷颗粒和环氧树脂。

作为本发明一种优选的技术方案，所述陶瓷颗粒和环氧树脂的重量比为(5-15)：1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述陶瓷颗粒选自氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆和碳化硼中的至少一种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述陶瓷颗粒为氧化铝和氧化锆的组合，重量比为(10-50)：1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述陶瓷颗粒的粒径为10-100μm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述金属基层的材质选自铜、银、铝、镍、铜合金和铝合金中的至少一种。

本发明的第二个方面提供了所述绝缘金属基板的制备方法，包括以下步骤：将铜箔层、绝缘层和金属基层通过压合工艺制得。

本发明的第三个方面提供了所述绝缘金属基板的应用，应用于IGBT功率模块领域。

有益效果

本发明提供的绝缘金属基板解决了普通覆铜陶瓷基板(简称DBC)的面临的问题，同时满足普通DBC的其它各项指标，提升IGBT模块的功率循环能力至少2倍、降低模块的整体热阻30％以上、不必使用普通DBC陶瓷基板的二次焊接工序，消除了二次焊接的气孔问题，同时由于减少生产工艺而节省了封装成本。

附图说明

图1为实施例1提供的绝缘金属基板的结构示意图。