[发明专利]一种降低受热翘曲的DBC基板

说明书

本发明公开了一种降低受热翘曲的DBC基板，属于功率半导体技术领域。从上到下依次包括：顶部铜层、绝缘陶瓷层及底部铜层；所述顶部铜层上开设有多个并列排布的元器件焊接区域，相邻元器件焊接区域之间设有绝缘间隙；所述底部铜层上设置有减荷槽区域，所述减荷槽区域与所述绝缘间隙的竖直中心线重合，且所述减荷槽区域的宽度不小于所述绝缘间隙的宽度；在所述减荷槽区域内开设有多个呈阵列状分布的减荷槽。本发明通过设置呈阵列状分布的减荷槽，改变底部铜层在该区域内的弯曲程度，能够减小DBC基板受热时由于绝缘陶瓷层与底部铜层的材料热膨胀系数不同引起的翘曲变形；能够将原集中应力进行削弱，提升基板的热循环寿命。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，更具体地，涉及一种降低受热翘曲的DBC基板。

背景技术

功率半导体器件作为核心电力电子器件，已经被广泛运用于电力系统、轨道交通、工业制造装备、家用电器、军事防御等诸多领域，并不断朝着大功率、小型化、集成化和多功能的方向发展，对封装基板性能也提出了更高要求。随着功率密度的增加，功率模块的工作温度显著升高，提高其可靠性和疲劳寿命具有一定的挑战性。

覆铜陶瓷基板(direct bonded copper,以下简称DBC)是一种非常重要的功率电子封装材料，其导热性能优良、金属与陶瓷间附着强度高、电气绝缘性能良好、电流承能力较高，同时耐焊锡性优良，并可刻蚀出各种线路图形，通常用作功率半导体模块的机械支撑和底部散热途径。DBC的疲劳寿命可以决定整个功率模块的寿命，因而其对封装集成的适用性和可靠性至关重要。在高温低温循环工作中DBC基板受热膨胀，即由于陶瓷和铜的热膨胀系数不同，导致铜层和陶瓷层交接面处因膨胀尺寸不匹配而弯曲，局部应力集中不同，从而导致脱层及断裂现象，降低了功率半导体器件的可靠性和寿命。

目前，现有技术中，还没有相应的技术方案解决DBC基板受热后发生翘曲变形的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种降低受热翘曲的DBC基板，其目的在于降低DBC基板受热后发生翘曲变形的程度，提升DBC基板的热循环寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种降低受热翘曲的DBC基板，从上到下依次包括：顶部铜层、绝缘陶瓷层及底部铜层；所述顶部铜层上开设有多个并列排布的元器件焊接区域，相邻元器件焊接区域之间设有绝缘间隙，所述底部铜层上设置有减荷槽区域，所述减荷槽区域与所述绝缘间隙的竖直中心线重合，且所述减荷槽区域的宽度不小于所述绝缘间隙的宽度；在所述减荷槽区域内开设有多个呈阵列状分布的减荷槽。

进一步地，当所述减荷槽区域的宽度大于所述绝缘间隙的宽度时，所述减荷槽的中心位于所述绝缘间隙在底部铜层对应区域的边缘线上。

进一步地，所述减荷槽为球坑。

进一步地，所述元器件焊接区域有两个，且关于顶部铜层的中轴线对称。

进一步地，所述绝缘间隙的宽度D为0.8-1.2mm。

进一步地，所述球坑的直径为0.2mm-D/2mm，相邻所述球坑外圆周之间的最短距离为0.2mm-D mm。

进一步地，所述顶部铜层和底部铜层叠置于所述绝缘陶瓷层表面的中间。

进一步地，所述顶部铜层和底部铜层的表面镀镍。

进一步地，所述绝缘陶瓷层的材料为氮化铝、氧化铝、氮化硅或氧化铍。

进一步地，所述顶部铜层的厚度为0.1mm-0.3mm；所述绝缘陶瓷层的厚度为0.38mm-0.65mm；所述底部铜层的厚度为0.1mm-0.3mm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：