具有陶瓷基底的装置及其制造方法与流程

    技术2026-09-21  2


    本发明涉及一种具有陶瓷基底的装置和用于制造具有陶瓷基底的装置的方法。


    背景技术:

    1、在功率电子装置中,由于高的热要求和机械要求,优选使用陶瓷电路基底。在此例如使用氮化硅陶瓷,在氮化硅陶瓷的两侧施加铜。上侧面上的铜用于电元件的电连接,下侧面上的铜用于补偿在功率电子装置制造期间和运行期间的热机械应力。在此,铜借助硬钎焊与氮化硅陶瓷连接,其中,在铜和氮化硅陶瓷之间分别布置硬钎料。硬钎焊后,为了实现电路,借助铜层中的第一蚀刻步骤在上侧形成沟槽。这种蚀刻沟槽也可以加工在下侧上以影响基底中的热机械应力,其中,上侧上的和下侧上的沟槽具有相同的宽度。然后,借助第二蚀刻步骤去除沟槽中的硬钎料层。电元件布置在上侧而将下侧与热沉导电连接。在下侧蚀刻沟槽的缺点是,在附接到热沉上之后,由于可能残留在氮化硅陶瓷的下侧上的沟槽中和热沉中的空腔、孔隙和裂纹,在功率电子装置的运行期间可能发生不希望的局部放电,这可能永久地损坏陶瓷基底和热沉。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是克服该上述缺点。

    2、本发明装置包括具有第一侧和第二侧的陶瓷基底,其中,第一侧与第二侧对置。在第一侧上,区域性地布置第一硬钎料层,其中,在第一硬钎料层上布置第一铜层。在第二侧上布置第二硬钎料层并且在第二硬钎料层上布置第二铜层。第一铜层具有从第一铜层的表面延伸到第一侧的第一沟槽。第二铜层具有从第二铜层的表面至少延伸到第二硬钎料层的表面的第二沟槽,并且第二铜层与热沉以传导方式可连接或以传导方式已连接。根据本发明,第一沟槽具有第一沟槽底部,第二沟槽具有第二沟槽底部,其中,第一沟槽底部比第二沟槽底部宽。

    3、这里的优点是,当在基底的第一侧上施加电压以运行半导体元件时,在陶瓷基底和热沉之间不发生局部放电。此外有利的是,通过相应设计窄的第二蚀刻沟槽可以减少陶瓷基底的热机械引起的翘曲。

    4、在扩展方案中,第二沟槽延伸到第二硬钎料层的表面。

    5、在此有利的是,在陶瓷基底和热沉之间不发生局部放电。

    6、在一个构型中,第一沟槽底部具有至少0.5mm的宽度。

    7、这里的优点是,在应用于2400v以上电压的情况下可以安全地保证各个元件之间的电绝缘。

    8、在一个构型中,陶瓷基底包括si3n4、aln、al2o3或铝。

    9、在此有利的是,为了连接铜层与陶瓷基底,可以使用硬钎焊工艺。

    10、在另一构型中,第一铜层和第二铜层分别具有至少0.3mm的层厚度。

    11、这里的优点是,成本低。

    12、在扩展方案中,热沉可以借助软钎料与第二铜层连接。

    13、在此有利的是,第二硬钎料层可被液态软钎料润湿,从而形成材料锁合的连接。

    14、根据本发明,提出一种用于制造具有陶瓷基底的装置的方法,所述陶瓷基底具有第一侧和第二侧,其中,所述第一侧与第二侧相对,该方法包括,借助硬钎焊将第一铜层施加到所述第一侧上并将第二铜层施加到所述第二侧上。该方法还包括,借助铜蚀刻产生第一沟槽和第二沟槽,其中,第一沟槽从第一铜层的表面出发延伸到第一硬钎料层的表面,第二沟槽从第二铜层的表面出发延伸到第二硬钎料层的表面,其中,第一沟槽具有第一沟槽底部,第二沟槽具有第二沟槽底部,其中,第一沟槽底部比第二沟槽底部宽。该方法还包括借助硬钎料蚀刻至少去除第一沟槽底部下方的第一硬钎料层。

    15、进一步的优点从下面对实施例的说明中以及扩展技术方案中得出。



    技术特征:

    1.具有陶瓷基底(101)的装置(100),所述陶瓷基底具有第一侧和第二侧,其中,所述第一侧与第二侧相对置,其中,在所述第一侧上区域地布置有第一硬钎料层(102)并且在所述第一硬钎料层(102)上布置有第一铜层(103),其中,在所述第二侧上布置有第二硬钎料层(104)并且在所述第二硬钎料层(104)上布置有第二铜层(105),第一铜层(103)具有从第一铜层(103)的表面延伸至第一侧的第一沟槽,第二铜层(105)具有从第二铜层(105)的表面至少延伸至第二硬钎料层(104)的表面的第二沟槽,其中,所述第二铜层(105)能与热沉(106)传导连接,其特征在于,所述第一沟槽具有第一沟槽底部,所述第二沟槽具有第二沟槽底部,其中,第一沟槽底部比第二沟槽底部宽。

    2.根据权利要求1所述的装置(100),其特征在于,所述第二沟槽延伸至所述第二硬钎料层(104)的表面。

    3.根据权利要求1或2所述的装置(100),其特征在于,所述第一沟槽底部具有至少0.5mm的宽度。

    4.根据前述权利要求之一所述的装置(100),其特征在于,所述陶瓷基底(101)包括si3n4、aln、al2o3或铝。

    5.根据前述权利要求之一所述的装置(100),其特征在于,所述第一铜层(102)和所述第二铜层(104)分别具有至少0.3mm的层厚度。

    6.根据前述权利要求之一所述的装置(100),其特征在于,所述热沉(106)能够借助软钎料与所述第二铜层(106)连接。

    7.用于制造具有陶瓷基底的装置的方法(200),所述陶瓷基底具有第一侧和第二侧,所述第一侧与所述第二侧相对置,所述方法具有以下步骤:


    技术总结
    本发明涉及一种具有陶瓷基底(101)的装置(100),所述陶瓷基底具有第一侧和第二侧,所述第一侧与第二侧相对,在第一侧上区域地布置有第一硬钎料层(102)并且在第一硬钎料(102)上布置有第一铜层(103),在第二侧上布置有第二硬钎料层(104)并且在第二硬钎料层(104)上布置有第二铜层(105),第一铜层(103)具有从第一铜层(103)的表面延伸至第一侧的第一沟槽,第二铜层(105)具有从第二铜层(105)的表面至少延伸至第二硬钎料层(104)的表面的第二沟槽,第二铜层(105)能与热沉(106)传导连接。根据本发明,第一沟槽具有第一沟槽底部,第二沟槽具有第二沟槽底部,第一沟槽底部比第二沟槽底部宽。本发明还涉及一种相应的制造方法。

    技术研发人员:A·布格哈特
    受保护的技术使用者:罗伯特·博世有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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