一种嵌埋式陶瓷基板的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体是陶瓷基板。


背景技术：

2.陶瓷基板具有热导率高、耐热性好、热膨胀系数低、机械强度高、绝缘性好、耐腐蚀、抗辐射等特点，在电子器件封装中得到广泛应用，根据制备原理和工艺的不同，目前主流产品可以分为厚膜印刷陶瓷基板(thick printing ceramic substrate,tpc)、直接键合铜陶瓷基板(direct bonded copper ceramic substrate,dbc)、活性金属焊接陶瓷基板(active metal brazing ceramic substrate,amb)等。小型化的高压大功率模块是半导体器件重要发展方向之一，在半导体器件设计中，随着尺寸减小，芯片功率密度急剧增加，对模块散热封装可靠性提出了新的要求。
3.现有的陶瓷基板的结构，往往是采用正面金属层、瓷片以及背面金属层，芯片固定在正面金属层的上方，这种结构大大的限制了后期封装件的厚度，且不易于保证对芯片的相对固定效果。而且，芯片的散热区域仅为正面金属层向外传动，对于芯片的散热效果不佳。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种嵌埋式陶瓷基板，以解决以上至少一个技术问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种嵌埋式陶瓷基板，其特征在于，包括从上至下依次设置的正面金属层、瓷片以及背面金属层，所述正面金属层以及背面金属层分别敷接在所述瓷片的上下表面；
6.所述正面金属层包括至少两层上下设置的金属层，至少两层金属层中远离所述瓷片的金属层上开设有至少一个上下贯穿的贯穿孔,所述贯穿孔用于内嵌芯片。
7.本专利通过在正面金属层上开设有贯穿孔，便于实现了对芯片的限位固定效果。相应的减薄了后期封装件的厚度。此外，通过芯片内嵌的结构设置，可以实现芯片的热量从周向向外以及向下区域的金属层散热，大大的提高的散热范围。
8.进一步优选地，至少两层上下设置的金属层中靠近所述瓷片的金属层与所述瓷片烧结在一起，其余金属层之间通过真空扩散焊连接。
9.便于保证金属层与瓷片间的相对固定。
10.进一步优选地，所述金属层设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；
11.所述第二金属层以及所述第三金属层上均开设有所述贯穿孔，且所述第二金属层以及所述第三金属层上的贯穿孔相互导通；
12.所述第二金属层的贯穿孔的面积要小于第三金属层的贯穿孔的面积。
13.便于实现芯片的限位。
14.进一步优选地，以至少两层上下设置的金属层中靠近所述瓷片的金属层为第一金属层，所述第一金属层上开设有芯片定位槽，所述芯片定位槽是非贯通盲槽；
15.所述贯穿孔与所述芯片定位槽上下导通，且所述芯片定位槽的横截面面积小于所述贯穿孔的面积。
16.芯片限位，还有防止芯片固定的焊接焊料溢出。
17.比如，设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；
18.第一金属层上开设有芯片定位槽，第二金属层上开设有第二贯穿孔，第三金属层上开设有第三贯穿孔；
19.第三贯穿孔的横截面面积大于第二贯穿孔的横截面面积，第二贯穿孔的横截面面积大于芯片定位槽的横截面面积。
20.进一步优选地，所述芯片定位槽的深度为第一金属层深度的2/3。
21.或者，以至少两层上下设置的金属层中靠近所述瓷片的金属层为第一金属层，所述第一金属层上设有内凹的内凹部，且所述第一金属层上还开设有上下贯穿的回形槽，所述回形槽位于所述内凹部的外围，所述回形槽用于将内凹部呈孤岛状设置在第一金属层。
22.芯片限位在内凹部，回形槽以及内凹部，还可以防止芯片固定的焊接焊料溢出。
23.进一步优选地，所述内凹部的深度为第一金属层深度的2/3。
24.比如，设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层、第二金属层以及第三金属层；
25.第一金属层上开设有内凹部，第二金属层上开设有第二贯穿孔，第三金属层上开设有第三贯穿孔；
26.第三贯穿孔的横截面面积大于第二贯穿孔的横截面面积，第二贯穿孔的横截面面积大于内凹部的横截面面积。
27.进一步优选地，所述贯穿孔的横截面为正方形、长方形、圆形、五边形、六边形中的一种或几种。
28.进一步优选地，所述第一金属层的厚度为0.2mm
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0.4mm，所述第二金属层的厚度为0.2mm
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0.3mm，所述第三金属层的厚度为0.2mm
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0.3mm，所述背面金属层的厚度为0.5mm
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1.0mm。
29.进一步优选地，所述正面金属层为铜层或铝层。
30.进一步优选地，所述背面金属层为铜层或铝层。
31.有益效果是：1)提供了一种新型的芯片嵌埋式封装基板；2)能够降低封装模块的厚度，从而降低芯片的封装密度；3)嵌埋式覆铜基板能够为芯片提供更好的散热性，并提供芯片定位槽，可防止芯片焊接时位置偏移。
附图说明
32.图1为本实用新型具体实施例1的方案一的立体结构示意图；
33.图2为本实用新型具体实施例1的方案一的正面金属层的爆炸分解图；
34.图3为本实用新型具体实施例1的方案二的立体结构示意图；
35.图4为本实用新型具体实施例1的方案二的第一金属层的结构示意图；
36.图5为本实用新型具体实施例1的方案三的立体结构示意图；
37.图6为本实用新型具体实施例1的方案三的第一金属层的结构示意图。
38.其中：1为正面金属层，11为第一金属层，111为芯片定位槽，112为回路凹槽，113为内凹部，12为第二金属层，121为第二金属层贯通区、13为第三金属层，131为第三金属层贯通区，2为瓷片，3为背面金属层。
具体实施方式
39.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
40.具体实施例1，参见图1至图6，一种嵌埋式陶瓷基板，包括从上至下依次设置的正面金属层1、瓷片2以及背面金属层3，正面金属层1以及背面金属层3分别敷接在瓷片2的上下表面；正面金属层1包括至少两层上下设置的金属层，至少两层金属层中远离瓷片的金属层上开设有至少一个上下贯穿的贯穿孔。
41.至少两层金属层中靠近瓷片的金属层与瓷片烧结在一起，其余金属层之间通过真空扩散焊连接。便于保证金属层与瓷片间的相对固定。
42.贯穿孔的横截面为正方形、长方形、圆形、五边形、六边形中的一种或几种。
43.第一金属层11的厚度为0.2mm
‑
0.4mm，第二金属层12的厚度为0.2mm
‑
0.3mm，第三金属层13的厚度为0.2mm
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0.3mm，背面金属层的厚度为0.5mm
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1.0mm。
44.正面金属层1为铜层或铝层。背面金属层为铜层或铝层。
45.方案一：
46.参见图1至图2，正面金属层设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13；第二金属层12以及第三金属层13上均开设有至少一个贯穿孔，且第二金属层12上的贯穿孔(也就是第二金属层贯穿区121)以及第三金属层13上的贯穿孔(也就是第三金属层贯穿区131)相互导通；第二金属层12的贯穿孔(也就是第二金属层贯穿区121)的面积要小于第三金属层13的贯穿孔(也就是第三金属层贯穿区131)的面积。优选为，第二金属层贯通区121面积相对于第三金属层贯通区131为等比例缩小。便于实现芯片的限位。
47.第二金属层以及第三金属层上的贯穿孔采用激光雕刻而成。
48.加工成型步骤方法为：第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、背面金属层3与瓷片在真空钎焊炉中堆叠后一次烧结连接在一起。或者，第一金属层11钎焊在瓷片上，第二金属层12与第一金属层11扩散焊接，第三金属层13与第二金属层12扩散焊接。或者，第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13上下堆叠后进行扩散焊接后，将正面金属层、瓷片以及背面金属层进行钎焊。瓷片与正面金属层以及背面金属层之间设有钎焊用的焊料。
49.方案二：
50.参见图3至图4，正面金属层设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13。
51.第一金属层11上开设有芯片定位槽111，芯片定位槽111是非贯通盲槽。芯片定位槽111的深度为第一金属层11深度的2/3。
52.第二金属层以及第三金属层上开设有贯穿孔，位于上方的贯穿孔与位于下方的贯穿孔上下导通，且位于上方的贯穿孔的横截面面积大于位于下方的贯穿孔的横截面面积。
第二金属层以及第三金属层上的贯穿孔采用激光雕刻而成。芯片定位槽与贯穿孔导通，且芯片定位槽的横截面面积小于贯穿孔的面积。
53.加工成型步骤方法为：第一金属层11、第二金属层12、第三金属层13、背面金属层3与瓷片在真空钎焊炉中堆叠后一次烧结连接在一起。或者，第一金属层11钎焊在瓷片上，第二金属层12与第一金属层11扩散焊接，第三金属层13与第二金属层12扩散焊接。或者，第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13上下堆叠后进行扩散焊接后，将正面金属层、瓷片以及背面金属层进行钎焊。瓷片与正面金属层以及背面金属层之间设有钎焊用的焊料。
54.方案三：
55.参见图5至图6，金属层设有三层，分别为从下至上依次设置的第一金属层11、第二金属层12以及第三金属层13。
56.第二金属层以及第三金属层上开设有贯穿孔，第二金属层的贯穿孔与第三金属层的贯穿孔上下导通，且第三金属层的贯穿孔的横截面面积大于第二金属层的贯穿孔的横截面面积。
57.第一金属层11上设有内凹的内凹部113(也就是孤岛状图形区)，且第一金属层11上还开设有上下贯穿的回形槽112，回形槽112位于内凹部的外围。
58.第二金属层以及第三金属层上的贯穿孔采用激光雕刻而成。
59.第一金属层11采用湿法蚀刻的方式刻蚀回形槽112。
60.加工成型步骤方法为：第一次烧结，第一金属层、瓷片与底面金属层真空钎焊在一起；第一金属层上金属层刻蚀，形成内凹部以及回形槽；再与第二金属层12扩散焊接，再与第三金属层13真空扩散焊接在一起。
61.有益效果是：1)提供了一种新型的芯片嵌埋式封装基板；2)能够降低封装模块的厚度，从而降低芯片的封装密度；3)嵌埋式覆铜基板能够为芯片提供更好的散热性，并提供芯片定位槽，可防止芯片焊接时位置偏移。
62.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。