專利名稱：電力電子功率模塊覆銅結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及適合應用于大功率電力半導體模塊、功率控制電路、智能功率組件和高頻開關電源等，具體是涉及一種電力電子功率模塊覆銅結構。
背景技術：
雙面覆銅板(DBC)是指銅箔在高溫下直接鍵合到陶瓷基片，如氧化鋁或氮化鋁表面上的工藝方法。所制成的超薄復合基板具有優良電絕緣性能，高導熱特性，優異的軟釬焊性和高的附著強度，并可像印刷電路板一樣能刻蝕出各種圖形，具有很大的載流能力。因此，雙面覆銅板已成為大功率電力電子電路結構技術和互連技術的基礎材料。由于DBC的熱膨脹系數一般與其連接材料的熱膨脹系數不同，當環境溫度發生變化或者組件在使用中發熱時，會在DBC和其連接材料的交界面上產生應力，長期承受這樣的應力會使DBC與其連接材料分離，帶來可靠性問題，進而影響DBC和組件的壽命。鑒于此，本發明提出一種新的結構，可以降低DBC與其連接材料交界面的應力，增強了組件的可靠性，提高DBC與組件的壽命。

發明內容
本發明的目的在于針對現有DBC結構在應用中的不足，提供一種電力電子功率模塊覆銅結構，應用于DBC結構，這種結構和傳統結構相比，可以降低DBC與其連接材料交界面之間的應力，增加其可靠性，使DBC性能得到進一步的改善。為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案是
通過將DBC下表面銅層劃分成規則的圖形，減小單個銅片在水平維度上的長度，來達到降低應力的目的。一種電力電子功率模塊覆銅結構，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC 下銅層，其特征在于=DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。優選的，所述DBC陶瓷層為碳化硅層。優選的，所述銅薄片間距為O. lmnT2mm。優選的，所述DBC下銅層由多片矩形銅薄片等間距排列而成，整體呈矩形。優選的，所述DBC下銅層由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。優選的，所述DBC下銅層由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。一種電力電子功率模塊覆銅結構的制作方法，將期望厚度的一整片銅薄片放置在 DBC陶瓷層下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環境中，在這些條件下，銅薄片將會與DBC陶瓷層接合，最后形成陶瓷基覆銅板；然后將設計好的模板覆蓋在DBC下銅層上，進行刻蝕，使得整片DBC下銅層分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。
本發明的有益效果是在普通DBC的基礎上，通過將DBC下表面銅層刻蝕成一個個獨立的銅薄片，在與其他材料連接時，銅片之間的縫隙會有黏合材料如焊錫來填充，通常黏合材料的彈性模量要比銅與陶瓷低的多，這樣在發生熱膨脹時，大部分形變會發生在裂縫中的填充材料里，從而將原來整片銅層產生的熱應力分散到各個小的銅片之間的裂縫中， 降低了整體的熱應力，有效的增加了 DBC與組件的壽命。


圖I是本發明實施例I的側視圖2是本發明實施例I的仰視圖3是本發明實施例2的仰視圖4是本發明實施例3的仰視圖。其中I- DBC上銅層、2-碳化硅層、3-DBC下銅層。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步描述。一種電力電子功率模塊覆銅結構，由上之下依次為DBC上銅層1、DBC陶瓷層和DBC 下銅層3，DBC下銅層3由多片銅薄片等間距排列而成。所述DBC陶瓷層為碳化硅層2。實施例I
將期望厚度的一整片銅薄片放置碳化硅層在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環境中，在這些條件下，銅將會與碳化硅層2形成非常堅固的接合， 最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設計好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進行刻蝕，使得整片 DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。分割后的銅薄片為矩形。實施例2
將期望厚度的一整片銅薄片放置在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環境中，在這些條件下，銅將會與碳化硅層2形成非常堅固的接合，最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設計好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進行刻蝕，使得整片DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。DBC下銅層3由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。實施例3
將期望厚度的一整片銅薄片放置在碳化硅層2下表面，之后在存在可控量氧氣的條件下，放置高溫環境中，在這些條件下，銅將會與碳化硅層2形成非常堅固的接合，最后形成陶瓷基覆銅板。然后將設計好的模板覆蓋在DBC下銅層3上，進行刻蝕，使得整片DBC下銅層3分割為多片銅薄片等間距排列的形狀。DBC下銅層3由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例子，設計的模板不一定為規則的正多邊形，只需能夠完全覆蓋DBC下銅層3，并且使刻蝕出的縫隙寬度相等即可，縫隙寬度d取值0. lmnT2mm。顯然，本發明不限于以上實施例子，還可以有許多變形。 本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種電力電子功率模塊覆銅結構，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC下銅層，其特征在于=DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。
2.根據權利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結構，其特征在于所述DBC陶瓷層為碳化娃層。
3.根據權利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結構，其特征在于所述銅薄片間距為 O. Imm 2mm。
4.根據權利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結構，其特征在于所述DBC下銅層由多片矩形銅薄片等間距排列而成，整體呈矩形。
5.根據權利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結構，其特征在于所述DBC下銅層由位于中部的等邊三角形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。
6.根據權利要求I所述的電力電子功率模塊覆銅結構，其特征在于所述DBC下銅層由位于中部的正六邊形銅薄片和位于邊緣的不規則銅薄片組成，整體呈矩形。
全文摘要
本發明的目的是提供一種電力電子功率模塊覆銅結構，由上之下依次為DBC上銅層、DBC陶瓷層和DBC下銅層，其特征在于DBC下銅層由多片銅薄片等間距排列而成。在普通DBC的基礎上，通過將DBC下表面銅層刻蝕成一個個獨立的銅薄片，這樣在發生熱膨脹時，大部分形變會發生在裂縫中的填充材料里，降低了整體的熱應力，有效的增加了DBC與組件的壽命。
文檔編號B32B15/20GK102582162SQ201210054549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月4日 優先權日2012年3月4日
發明者汪濤, 盛況, 翟超, 郭清 申請人:浙江大學