【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体基板制备，具体为一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板及其制备方法。
技术介绍
1、随着高电压平台和sic功率半导体器件的迅速发展，高功率的应用场景下的amb覆铜陶瓷基板需要有更高的铜厚和更高的温度可靠性以保证器件不提前失效。amb覆铜陶瓷基板主要是将活性钎料通过厚膜印刷的方式置于陶瓷载板表面，再将铜箔层放置在金属焊料的陶瓷载板两侧层叠组装，形成铜-钎料-陶瓷-钎料-铜的结构，再经真空烧结，使陶瓷、钎料和铜箔三者成紧密焊接，然后经曝光、显影、蚀刻和表面处理等工艺制成的产品。优秀的钎料设计和精确的钎焊工艺是amb陶瓷覆铜基板高可靠性的根源。
2、目前，对可靠性要求较高的主要为si3n4和aln覆铜陶瓷基板。其钎料多为基于ag72cu28共晶合金设计的agcuti焊膏，烧结温度通常大于850℃，且原料多为agcu合金粉或agcuti合金粉，烧结后的钎焊层主要为含有大量cu、ti的agcuti近共晶组织，该近共晶组织为硬脆组织，因此塑性不佳。
3、专利cn111403347b中专利技术了一款无ag焊片并证明了其与si3n4陶瓷结合后的覆铜陶瓷基板的温度可靠性明显优于使用agcuti焊膏的覆铜陶瓷基板，这也说明了agcuti体系在温度可靠性方面的局限性。在agcuti钎料体系上难以大幅提高产品的温度冲击可靠性。另外，si3n4或aln陶瓷与铜之间的热膨胀系数差别大，烧结的高温度会在钎焊键合的过程中产生较大的残余应力，不易获得优良的结合性能。cn116475622a和cn108340094b等专利通过添
4、基于此，本专利技术将提供一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板及其制备方法，以解决现有amb覆铜陶瓷基板温度可靠性差的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板，其具有五层结构，自上而下依次层叠设置为：铜片层、钎焊层、陶瓷片层、钎焊层、铜片层。
3、进一步的，所述陶瓷片层包括但不限于si3n4陶瓷片、aln陶瓷片中的任一种。
4、进一步的，所述钎焊层由含in钎焊膏印刷后，烧结得到。
5、进一步的，所述含in钎焊膏包括以下原料组分：按质量百分数计，cu粉1～5％、tih2粉2～6％、tin粉0～0.5％、tio2粉0～0.5％、in粉15～25％，其余为ag粉。
6、进一步的，所述cu粉的粒径为0.1～10μm，球形，氧含量＜3000ppm。
7、进一步的，所述tih2粉的粒径为10～30μm，氧含量＜5000ppm。
8、进一步的，所述tin粉的粒径为0.01～0.5μm，球形，氧含量＜5000ppm。
9、进一步的，所述tio2粉的粒径为0.01～0.5μm，球形。
10、进一步的，所述in粉的粒径为2～30μm，球形或类球形，氧含量＜100ppm。
11、进一步的，所述ag粉的粒径为0.1～15μm，球形，氧含量＜5000ppm。
12、进一步的，所述可靠性amb覆铜陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
13、步骤一：将ag粉、tih2粉、cu粉、tin粉、tio2粉按配方比例混合，加入有机载体，经三辊研磨后，得到第一钎焊膏；
14、步骤二：将in粉按配方比例加入到第一钎焊膏中，使用离心式均质机或高速分散机将in粉均匀分散到第一钎焊膏中，得到含in钎焊膏；
15、步骤三：将含in钎焊膏经200～280目网格印刷到陶瓷片两面，待烘干后，与铜片叠合，经真空烧结，得到覆铜陶瓷母板；
16、步骤四：
17、(1)用覆铜板行业通用工艺对覆铜陶瓷母板进行贴膜、曝光、显影、铜蚀刻；
18、(2)待铜蚀刻后，采用焊料蚀刻液对覆铜陶瓷母板进行焊料蚀刻，得到高可靠性amb覆铜陶瓷基板。
19、进一步的，所述有机载体包括以下组分：按质量百分数计，乙基纤维素13～15％、丙烯酸树脂2～4％、氢化蓖麻油2～4％、聚酰胺蜡2～6％、邻苯二甲酸二辛脂2～5％、邻苯二甲酸二丁酯4～7％，其余为丁基卡必醇、醇酯十二；其中丁基卡必醇、醇酯十二两者质量比为1:1。
20、进一步的，所述有机载体占第一钎焊膏总质量的18～20％。
21、进一步的，所述真空烧结的工艺参数为：680～750℃，保温时间30～90min，炉内真空度＜0.01pa。
22、进一步的，所述铜蚀刻采用氯化铜、盐酸体系，其中氯化铜浓度为140～180g/l，盐酸浓度为150～180g/l。
23、进一步的，所述焊料蚀刻液包括以下组分：按质量百分数计，28wt％氨水5～15％、氧化剂5～15％、氨基羟酸盐1～5％，其余为水。
24、进一步的，所述氧化剂包括但不限于过氧化氢、高锰酸钾中的任一种。
25、进一步的，所述氨基羟酸盐包括但不限于氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或多种的组合。
26、由于in金属十分柔软，应避免使用三辊研磨等辊压方式分散该金属，因此本专利技术中将in与其他组分分开加入，制成含in钎焊膏。
27、本专利技术所述的制备高可靠性amb覆铜陶瓷基板的方法基于以下原理：in可与ag形成固溶体且in在ag中的固溶度大约为20％，随着in含量的增加，合金的熔点会显著下降。另外，agin固溶体比agcuti近共晶组织的塑性更强，故更适合作为铜和陶瓷之间的缓冲层。因此，本专利技术中引入了能够降低钎焊膏熔点并提高钎焊膏浸润性的in金属，将钎焊膏的烧结温度降低至680～750℃。原因在于：一方面，较低烧结温度减少了覆铜陶瓷基板的残余应力；另一方面，当烧结温度低于agcu的共晶温度(778℃)可显著减少agcu共晶组织和其它imc硬脆相的生成，进而达到纯化钎焊层的目的。
28、总体钎焊过程如下：在低于agcu共晶温度的情况下，ag被熔融的in逐渐熔解形成合金熔体，同时ti熔解进入熔体中并扩散至陶瓷界面处进行反应，实现对陶瓷的钎焊，钎焊后的主体为agin固溶体以及少量界面组织(tin和ti5si3等)。
29、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
30、(1)改变钎焊膏的元素组分及其配比和烧结工艺，在680～750℃即可完成陶瓷片和铜片之间的钎焊，大幅降低了烧结温度和材料热失配，减轻钎焊的残余应力；
31、(2)钎焊层主要是比agcuti近共晶组织塑性更强的agin固溶体，钎焊层性能更科学合理，这保证了覆铜陶瓷基板的优良温度可靠性；
32、(3)钎焊膏的浸润性更强，制备的覆铜陶瓷基板有近“0”的空洞本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述含In钎焊膏包括以下原料组分：按质量百分数计，Cu粉1～5％、TiH2粉2～6％、TiN粉0～0.5％、TiO2粉0～0.5％、In粉15～25％，其余为Ag粉。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述Cu粉的粒径为0.1～10μm，球形，氧含量＜3000ppm；所述TiH2粉的粒径为10～30μm，氧含量＜5000ppm；所述TiN粉的粒径为0.01～0.5μm，球形，氧含量＜5000ppm；所述TiO2粉的粒径为0.01～0.5μm，球形；所述In粉的粒径为2～30μm，球形或类球形，氧含量＜100ppm；所述Ag粉的粒径为0.1～15μm，球形，氧含量＜5000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述有机载体包括以下组分：按质量百分数计，乙基纤维素13～15％、丙烯酸树脂2～4％、氢化蓖麻油
5.根据权利要求1所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述真空烧结的工艺参数为：680～750℃，保温时间30～90min，炉内真空度＜0.01Pa。
6.根据权利要求1所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述焊料蚀刻液包括以下组分：按质量百分数计，28wt％氨水5～15％、氧化剂5～15％、氨基羟酸盐1～5％，其余为水。
7.根据权利要求5所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述氧化剂包括过氧化氢、高锰酸钾中的任一种；所述氨基羟酸盐包括氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的一种高可靠性AMB覆铜陶瓷基板的制备方法制备得到的高可靠性AMB覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述高可靠性AMB覆铜陶瓷基板具有五层结构，自上而下依次层叠设置为：铜片层、钎焊层、陶瓷片层、钎焊层、铜片层。
9.根据权利要求8所述的高可靠性AMB覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述陶瓷片层包括Si3N4陶瓷片、AlN陶瓷片中的任一种；所述钎焊层由含In钎焊膏印刷后，烧结得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述含in钎焊膏包括以下原料组分：按质量百分数计，cu粉1～5％、tih2粉2～6％、tin粉0～0.5％、tio2粉0～0.5％、in粉15～25％，其余为ag粉。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述cu粉的粒径为0.1～10μm，球形，氧含量＜3000ppm；所述tih2粉的粒径为10～30μm，氧含量＜5000ppm；所述tin粉的粒径为0.01～0.5μm，球形，氧含量＜5000ppm；所述tio2粉的粒径为0.01～0.5μm，球形；所述in粉的粒径为2～30μm，球形或类球形，氧含量＜100ppm；所述ag粉的粒径为0.1～15μm，球形，氧含量＜5000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性amb覆铜陶瓷基板的制备方法，其特征在于：所述有机载体包括以下组分：按质量百分数计，乙基纤维素13～15％、丙烯酸树脂2～4％、氢化蓖麻油2～4％、聚酰胺蜡2～6％、邻苯二甲酸二辛脂2～5％、邻苯二甲酸二丁酯4～7％，其余为丁基卡必醇、醇酯十...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，窦正旭，唐冬梅，
申请(专利权)人：江苏富乐华功率半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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