用於焊接晶片的金屬-陶瓷板和在其上焊接晶片的方法與流程

2023-08-06 19:41:31

本發明涉及半導體領域，具體地，涉及一種在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法和一種用於焊接晶片的金屬-陶瓷板。

背景技術：

對於常用的金屬-陶瓷板，例如，覆銅陶瓷板，在其上焊接晶片時會存在翹曲的問題，陶瓷母板與位於陶瓷母板兩側的金屬板(例如銅層)的材料的熱膨脹係數不同以及位於陶瓷母板兩側的金屬板的尺寸(或者質量)的不同，造成陶瓷母板兩側的張力不同，從而使得製造所得的金屬-陶瓷板本身即容易產生翹曲，而當再焊接晶片時，晶片與金屬板的熱膨脹係數不同，造成冷凝過程中的收縮差異，進一步引起翹曲，從而使得最終得到的焊接有晶片的金屬-陶瓷板的平面度(平面度是指基片具有的宏觀凹凸高度相對理想平面的偏差)不佳，質量得不到保證。

現在有通過將陶瓷母板兩側的金屬板的厚度改變為不等的從而來彌補後期的張力差異所產生的影響，但是這種方法也無法很好的保證焊接有晶片的金屬-陶瓷板的平面度，靈活性差，且導致陶瓷母板兩側的金屬板厚度不同的金屬-陶瓷板加工困難，生產效率低且生產成本高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法，使用該方法能夠有效地保證最終得到的焊接有晶片的金屬-陶瓷板的平面度，另外，本發明還提供了一種用於焊接晶片的金屬-陶瓷板。

為了實現上述目的，本發明提供一種在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法， 所述金屬-陶瓷板包括陶瓷母板、第一金屬板和第二金屬板，所述陶瓷母板的兩側板面分別為線路面和非線路面，所述第一金屬板連接於所述線路面，且所述第二金屬板連接於所述非線路面，該方法包括：對所述第二金屬板進行蝕刻，以使得所述金屬-陶瓷板形成為朝向所述非線路面所在一側凸出的彎曲板狀；然後，將晶片焊接於所述第一金屬板上。

優選地，在對所述第二金屬板進行蝕刻時，對所述第二金屬板的外邊沿部分進行蝕刻。

優選地，在對所述第二金屬板進行蝕刻時，對所述第二金屬板進行蝕刻的量控制為使得所述晶片焊接至所述第一金屬板上後，焊接有所述晶片的所述金屬-陶瓷板大體上呈平直型。

優選地，焊接有所述晶片的所述金屬-陶瓷板的平面度不大於±0.5mm

優選地，所述第一金屬板和所述第二金屬板具有相等的厚度。

優選地，所述第一金屬板和所述第二金屬板材質為銅。

優選地，該方法還包括在對所述第二金屬板進行蝕刻的同時，對所述第一金屬板進行線路蝕刻。

優選地，所述陶瓷母板的厚度小於或者等於0.63mm，所述第一金屬板和所述第二金屬板的厚度小於或者等於0.3mm。

本發明還提供了一種用於焊接晶片的金屬-陶瓷板，該金屬-陶瓷板包括陶瓷母板、第一金屬板和第二金屬板，所述陶瓷母板的兩側板面分別為線路面和非線路面，所述第一金屬板連接於所述線路面，且所述第二金屬板連接於所述非線路面，所述金屬-陶瓷板形成為朝向所述非線路面所在一側凸出的彎曲板狀。

優選地，所述第一金屬板和所述第二金屬板具有相等的厚度。

在本發明的在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法中，增設了在不需要焊接晶片的第二金屬板上進行蝕刻的步驟，經過蝕刻後，第二金屬板的質量發生 變化，從而使得金屬-陶瓷板形成為朝向陶瓷母板的非線路面所在一側凸出的彎曲板狀，從而在將晶片焊接至第一金屬板上後，由於晶片與第一金屬板在焊料冷卻過程中的張力差異，卻恰好使得金屬-陶瓷板朝向陶瓷母板的線路面所在的一側凸出彎曲，從而最終得到較平整的焊接有晶片的金屬-陶瓷板。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是顯示根據現有技術在金屬-陶瓷板上焊接晶片的過程的示意圖；

圖2是顯示根據本發明的在金屬-陶瓷板上焊接晶片方法在金屬-陶瓷板上焊接晶片的過程的示意圖。

附圖標記說明

1 陶瓷母板 2 第一金屬板

3 第二金屬板 4 晶片

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

本發明提供了一種在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法，所述金屬-陶瓷板包括陶瓷母板1、第一金屬板2和第二金屬板3，所述陶瓷母板1的兩側板 面分別為線路面和非線路面，所述第一金屬板2連接於所述線路面，且所述第二金屬板3連接於所述非線路面，該方法包括：對所述第二金屬板3進行蝕刻，以使得所述金屬-陶瓷板形成為朝向所述非線路面所在一側凸出的彎曲板狀；然後，將晶片4焊接於所述第一金屬板2上。

在本發明的在金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法中，增設了在不需要焊接晶片4的第二金屬板3上進行蝕刻的步驟，經過蝕刻後，第二金屬板3的質量發生變化，從而使得金屬-陶瓷板形成為朝向陶瓷母板1的非線路面所在一側凸出的彎曲板狀，這樣，在將晶片4焊接至第一金屬板2上後，由於晶片4與第一金屬板3在焊料冷卻過程中的張力差異，卻恰好使得金屬-陶瓷板的中部朝向陶瓷母板1的線路面所在的一側凸出(即使得金屬-陶瓷板具有形成為朝向陶瓷母板1的線路面所在一側凸出的彎曲板狀的趨勢)，這種趨勢與在上述蝕刻過程中金屬-陶瓷板所產生的彎曲相抵消，從而最終得到較平整的焊接有晶片4的金屬-陶瓷板。

對比圖1和圖2可以更好地理解本發明的效果，圖1中，原始的金屬-陶瓷板為平面型的，在焊接晶片4後出現彎曲形成為朝向陶瓷母板1的線路面所在一側凸出的彎曲板狀；圖2中，採用了本發明提供的方法，對金屬-陶瓷板先進行蝕刻，使得其形成為朝向陶瓷母板1的非線路面所在一側凸出的彎曲板狀，然後再將晶片4焊接到線路面上，在焊料冷卻凝固的過程中，由於晶片4與第一金屬板3在焊料冷卻過程中的張力差異，使得金屬-陶瓷板具有形成為朝向陶瓷母板1的線路面所在一側凸出的彎曲板狀的趨勢，這種趨勢與在之前蝕刻導致的金屬-陶瓷板所產生的彎曲相抵消，從而最終得到較平整的焊接有晶片4的金屬-陶瓷板。

對於本發明提供的這種金屬-陶瓷板上焊接晶片的方法，其具有靈活性強和適用範圍廣的特點，具體而言，例如，無論金屬-陶瓷板是否平整，都可以依據需要焊接的晶片4與相應的金屬-陶瓷板之間的性質來對第二金屬 板3進行蝕刻，蝕刻的程度(蝕刻量和蝕刻位置等)亦可以根據實際情況而定，例如，具體根據晶片的尺寸和數量、晶片的材料、陶瓷母板1的材料以及第一金屬層2和第二金屬層3的厚度來確定蝕刻量，只要以使得最終獲得焊接有晶片的金屬-陶瓷板大致平整為宗旨進行操作即可。

優選地，為了方便蝕刻操作並且有利於控制對第二金屬板3的蝕刻量，在對所述第二金屬板3進行蝕刻時，對所述第二金屬板3的外邊沿部分進行蝕刻，具體的蝕刻量則根據實際情況確定。

具體地，在對所述第二金屬板3進行蝕刻時，對所述第二金屬板3進行蝕刻的量控制為使得所述晶片4焊接至所述第一金屬板2上後，焊接有所述晶片4的所述金屬-陶瓷板大體上呈平直型。

一般情況下，對通過本方法獲得的產物的要求是，焊接有所述晶片4的所述金屬-陶瓷板的平面度不大於±0.5mm

並且，由於本發明中可以根據實際情況任意改變蝕刻量，因此，優選地，對於原始實用的金屬-陶瓷板來講，所述第一金屬板2和所述第二金屬板3具有相等的厚度，這種陶瓷母板1的兩側的金屬板的厚度相同的金屬-陶瓷板相比於現在存在的陶瓷母板1的兩側的金屬板的厚度不同的金屬-陶瓷板，製作過程更簡單，製作成本更低。

並且，一般地，所述第一金屬板2和所述第二金屬板3材質為銅，例如，所述金屬-陶瓷板為陶瓷覆銅板；而陶瓷母板1可以是Al2O3板、AlN板、Si3N4板、BeO板或者ZnO板。

另外，在需要對第二金屬板3也進行蝕刻時，該方法還包括在對所述第二金屬板3進行蝕刻的同時，對所述第一金屬板1進行線路蝕刻，對第一金屬板2和第二金屬板3進行蝕刻可以在同一工位同時進行，加工效率更高。

根據本領域現在常見的金屬-陶瓷板來講，所述陶瓷母板1的厚度小於或者等於0.63mm，所述第一金屬板2和所述第二金屬板3的厚度小於或者 等於0.3mm。

另外，本發明另一方面還提供了一種用於焊接晶片的金屬-陶瓷板，該金屬-陶瓷板包括陶瓷母板1、第一金屬板2和第二金屬板3，所述陶瓷母板1的兩側板面分別為線路面和非線路面，所述第一金屬板2連接於所述線路面，且所述第二金屬板3連接於所述非線路面，所述金屬-陶瓷板形成為朝向所述非線路面所在一側凸出的彎曲板狀。

其中，所述第一金屬板2和所述第二金屬板3具有相等的厚度。

本發明的金屬-陶瓷板形成為彎曲板狀可以是由於對所述第二金屬板3進行蝕刻而獲得，將晶片4焊接於所述第一金屬板3上後，由於晶片4與第一金屬板3在焊料冷卻過程中的張力差異，卻恰好使得金屬-陶瓷板的中部朝向陶瓷母板1的線路面所在的一側凸出(即使得金屬-陶瓷板具有形成為朝向陶瓷母板1的線路面所在一側凸出的彎曲板狀的趨勢)，這種趨勢與金屬-陶瓷板本身的彎曲相抵消，從而最終得到較平整的焊接有晶片4的金屬-陶瓷板。

實施例：

按照DBC工藝經過覆銅和雷射切割等步驟獲得陶瓷覆銅板，該陶瓷覆銅板的平面度為±0.35mm。

對陶瓷覆銅板的非線路面上連接的金屬板進行蝕刻，使得非線路面連接的金屬板的外圍相對於該陶瓷覆銅板的線路面的外圍縮進5mm，蝕刻後陶瓷覆銅板呈現出朝向非線路面凸出的彎曲板狀；然後將晶片焊接在陶瓷覆銅板的線路面上連接的金屬板的外表面上，待焊料冷卻凝固後，再測量焊接有晶片的陶瓷覆銅板的平面度變化，測量得其平面度為±0.05mm，滿足後續要進行的綁線吸附工藝要求，並且也滿足後續未焊晶片面焊接至散熱底板的平面度及焊料填充高度要求。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限 於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。