阅读说明：本技术 电子元件制作工艺及基于厚铜陶瓷基板的电子元件 (Electronic component manufacturing process and electronic component based on thick copper ceramic substrate ) 是由 邹时月 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电子元件的制作工艺,陶瓷基板上通过蚀刻工艺制作铜垫卡槽和卡接铜柱,在柔性基板上焊接硅芯片；柔性基板的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔,陶瓷基板上设置有3个以上的卡接铜柱,卡接铜柱的直径为卡接孔的孔径的95％～99％,卡接铜柱与卡接孔装配,散热铜垫位于铜垫卡槽内,散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间设置有3～20μm的间隙；通过镀铜工艺,填充散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间的间隙,同时填充卡接铜柱与卡接孔之间的间隙,实现柔性基板与陶瓷基板的装配,柔性基板充当中介,利用电镀铜工艺实现芯片与陶瓷基板的散热铜垫卡槽一体化连接,能够大大提高散热效率。(The invention relates to a manufacturing process of an electronic element.A copper pad clamping groove and a clamping copper column are manufactured on a ceramic substrate through an etching process, and a silicon chip is welded on a flexible substrate; more than 3 clamping holes are formed in the thickness direction of the flexible substrate, more than 3 clamping copper columns are arranged on the ceramic substrate, the diameter of each clamping copper column is 95% -99% of the aperture of each clamping hole, each clamping copper column is assembled with each clamping hole, the heat dissipation copper pad is located in the copper pad clamping groove, and gaps of 3-20 microns are formed between the periphery and the bottom of the heat dissipation copper pad and the copper pad clamping groove; through the copper facing technology, fill the week side of heat dissipation copper blanket and the clearance between bottom and the copper blanket draw-in groove, fill the clearance between joint copper post and the joint hole simultaneously, realize the assembly of flexible base plate and ceramic substrate, the flexible base plate acts as the intermediary, utilizes the copper facing technology to realize that the heat dissipation copper blanket draw-in groove integration of chip and ceramic substrate is connected, can improve the radiating efficiency greatly.)

电子元件制作工艺及基于厚铜陶瓷基板的电子元件

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种电子元件制作工艺及制作的基于厚铜陶瓷基板的电子元件。

背景技术

电子元器件已经充斥到我们生活中的各个方方面面。

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板，其铜层厚度可以到2mm以上。所制成的复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

现有技术的芯片与陶瓷基板的封装，芯片的散热是一个需要解决的重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种电子元件制作工艺及制作的基于厚铜陶瓷基板的电子元件，散热效率高。

一种电子元件的制作工艺，包括：

A.在陶瓷基板上通过蚀刻工艺制作铜垫卡槽和卡接铜柱，在柔性基板上焊接硅芯片；

柔性基板的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔，陶瓷基板上设置有3个以上的卡接铜柱，卡接铜柱的直径为卡接孔的孔径的95％～99％，卡接铜柱与卡接孔装配，散热铜垫位于铜垫卡槽内，散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间设置有3～20μm的间隙；

B.通过镀铜工艺，填充散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间的间隙，同时填充卡接铜柱与卡接孔之间的间隙。

本实施例中，镀铜工艺包括化学沉铜和电镀铜。

本实施例中，化学沉铜的铜层的厚度为1～5μm；

电镀铜时，为双回路电镀工艺，陶瓷基板和柔性基板上同时设置有电镀夹子夹持点；

在散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙为4～20μm时，采用双回路电镀工艺进行电镀，同时通过陶瓷基板和柔性基板上的电镀夹子夹持点进行电镀；在散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙小于4μm时，采用单回路电镀工艺，仅通过陶瓷基板或柔性基板上的电镀夹子夹持点进行电镀。

优选的，硅芯片的数量在2个以上，柔性基板设置有两个以上散热铜垫，散热铜垫位于硅芯片的底部，陶瓷基板设置有2个以上的铜垫卡槽；

两个铜垫卡槽具有不同的底部高度，柔性基板折弯设置，至少2个散热铜垫位于不同的高度的铜垫卡槽内。

一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件，包括硅芯片和陶瓷基板和柔性基板；

硅芯片为具有双面焊盘的芯片，硅芯片的底面焊接在柔性基板上；

柔性基板设置有散热铜垫，散热铜垫位于硅芯片的一侧或底部，陶瓷基板设置有铜垫卡槽；

柔性基板的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔，陶瓷基板上设置有3个以上的卡接铜柱，卡接铜柱的直径为卡接孔的孔径的95％～99％，卡接铜柱与卡接孔装配后，散热铜垫位于铜垫卡槽内，散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间设置有3～20μm的间隙；

通过镀铜工艺，填充卡接铜柱与卡接孔之间的间隙，同时，填充散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙，实现柔性基板与陶瓷基板的装配。

优选的，卡接孔的周侧为树脂或树脂和纤维的组合物。

优选的，卡接孔设置有铜层的镀铜孔；卡接铜柱为铜卡接铜柱。

优选的，陶瓷基板为双面设置有铜层的电路板，陶瓷基板设置有第一线路图形，铜卡接铜柱为所属第一线路图形的一部分；

柔性基板至少包括两层以上的第二线路图形，镀铜孔为第二线路图形的一部分；

镀铜孔与铜卡接铜柱通过镀铜工艺实现装配后，第一线路图形和第二线路图形实现装配。

优选的，铜卡接铜柱高于第一线路图形的其它部分；铜卡接铜柱和第一线路图形的其它部分为陶瓷基板的同一铜层通过不同的蚀刻工艺制作而成。

优选的，柔性基板的绝缘层为聚酰亚胺、BT树脂或环氧树脂中的一种或两种组成而成。

BT树脂以双马来酰亚胺(BMI)和三嗪为主树脂成份，并加入环氧树脂、聚苯醚树脂(PPE)或烯丙基化合物等作为改性组分，所形成的热固性树脂，被称为BT树脂。

优选的，陶瓷基板的绝缘层为三氧化二铝或氮化铝。

优选的，铜垫卡槽的底壁设置有热电转化层，热电转化层通过镀铜层与散热铜垫的底壁紧固连接。

优选的，镀铜工艺包括化学沉铜和电镀铜。

优选的，化学沉铜的铜层的厚度为1～5μm；

电镀铜时，为双回路电镀工艺，陶瓷基板和柔性基板上同时设置有电镀夹子夹持点；

在散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙为4～20μm时，采用双回路电镀工艺进行电镀，同时通过陶瓷基板和柔性基板上的电镀夹子夹持点进行电镀；在散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙小于4μm时，采用单回路电镀工艺，仅通过陶瓷基板或柔性基板上的电镀夹子夹持点进行电镀。

优选的，硅芯片的数量在2个以上，柔性基板设置有两个以上散热铜垫，散热铜垫位于硅芯片的底部，陶瓷基板设置有2个以上的铜垫卡槽；

两个铜垫卡槽具有不同的底部高度，柔性基板折弯设置，至少2个散热铜垫位于不同的高度的铜垫卡槽内。

本发明的有益效果是：本发明涉及一种电子元件的制作工艺，陶瓷基板上通过蚀刻工艺制作铜垫卡槽和卡接铜柱，在柔性基板上焊接硅芯片；柔性基板的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔，陶瓷基板上设置有3个以上的卡接铜柱，卡接铜柱的直径为卡接孔的孔径的95％～99％，卡接铜柱与卡接孔装配，散热铜垫位于铜垫卡槽内，散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间设置有3～20μm的间隙；通过镀铜工艺，填充散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间的间隙，同时填充卡接铜柱与卡接孔之间的间隙，实现柔性基板与陶瓷基板的装配，柔性基板充当中介，利用电镀铜工艺实现芯片与陶瓷基板的散热铜垫卡槽一体化连接，能够大大提高散热效率。

本发明还涉及一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件，包括硅芯片和陶瓷基板和柔性基板；硅芯片为具有双面焊盘的芯片，硅芯片的底面焊接在柔性基板上；柔性基板设置有散热铜垫，散热铜垫位于硅芯片的一侧或底部，陶瓷基板设置有铜垫卡槽；柔性基板的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔，陶瓷基板上设置有3个以上的卡接铜柱，卡接铜柱的直径为卡接孔的孔径的95％～99％，卡接铜柱与卡接孔装配后，散热铜垫位于铜垫卡槽内，散热铜垫的周侧及底部与铜垫卡槽之间设置有3～20μm的间隙；通过镀铜工艺，填充卡接铜柱与卡接孔之间的间隙，同时，填充散热铜垫与铜垫卡槽之间的间隙，实现柔性基板与陶瓷基板的装配。柔性基板充当中介，柔性基板可以做的很薄，并使用BT等高散热材料制作，利用电镀铜工艺实现芯片底部的散热铜垫与陶瓷基板的散热铜垫卡槽一体化连接，散热铜垫卡槽与其周侧的大面积铜块通过镀铜工艺一体化紧密结合，能够大大提高散热效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的基于厚铜陶瓷基板的电子元件作进一步说明。

图1是本发明一种电子元件的制作工艺流程图。

图2是本发明一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件的第一个视角的***图。

图3是本发明一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件的第二个视角的***图。

图4是本发明一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件的第三个视角的***图。

图5是本发明一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件的另一个实施例的***图。

图中：

1-硅芯片；2-陶瓷基板；3-柔性基板；31-散热铜垫；32-卡接孔；21-铜垫卡槽；22-卡接铜柱；4-热电转化层；5-大面积散热铜层。

具体实施方式

下面结合附图1～5对本发明一种电子元件的制作工艺及对应的基于厚铜陶瓷基板的电子元件作进一步说明。

首先介绍该电子元件的制作工艺。

一种电子元件的制作工艺，包括：

A.在陶瓷基板2上通过蚀刻工艺制作铜垫卡槽21和卡接铜柱22，在柔性基板3上焊接硅芯片1；

柔性基板3的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔32，陶瓷基板2上设置有3个以上的卡接铜柱22，卡接铜柱22的直径为卡接孔32的孔径的95％～99％，卡接铜柱22与卡接孔32装配，散热铜垫31位于铜垫卡槽21内，散热铜垫31的周侧及底部与铜垫卡槽21之间设置有3～20μm的间隙；

B.通过镀铜工艺，填充散热铜垫31的周侧及底部与铜垫卡槽21之间的间隙，同时填充卡接铜柱22与卡接孔32之间的间隙。

本实施例中，镀铜工艺包括化学沉铜和电镀铜。

本实施例中，化学沉铜的铜层的厚度为1～5μm；

电镀铜时，为双回路电镀工艺，陶瓷基板2和柔性基板3上同时设置有电镀夹子夹持点；

在散热铜垫31与铜垫卡槽21之间的间隙为4～20μm时，采用双回路电镀工艺进行电镀，同时通过陶瓷基板2和柔性基板3上的电镀夹子夹持点进行电镀；在散热铜垫31与铜垫卡槽21之间的间隙小于4μm时，采用单回路电镀工艺，仅通过陶瓷基板2或柔性基板3上的电镀夹子夹持点进行电镀。

本实施例中，硅芯片1的数量在2个以上，柔性基板3设置有两个以上散热铜垫31，散热铜垫31位于硅芯片1的底部，陶瓷基板2设置有2个以上的铜垫卡槽21；

两个铜垫卡槽21具有不同的底部高度，柔性基板3折弯设置，至少2个散热铜垫31位于不同的高度的铜垫卡槽21内。

然后介绍，基于上述制作工艺制作的电子元件。

一种基于厚铜陶瓷基板的电子元件，包括硅芯片1和陶瓷基板2和柔性基板3；

硅芯片1为具有双面焊盘的芯片，硅芯片1的底面焊接在柔性基板3上；

柔性基板3设置有散热铜垫31，散热铜垫31位于硅芯片1的一侧或底部，陶瓷基板2设置有铜垫卡槽21；

柔性基板3的厚度方向上设置有3个以上的卡接孔32，陶瓷基板2上设置有3个以上的卡接铜柱22，卡接铜柱22的直径为卡接孔32的孔径的95％～99％，卡接铜柱22与卡接孔32装配后，散热铜垫31位于铜垫卡槽21内，散热铜垫31的周侧及底部与铜垫卡槽21之间设置有3～20μm的间隙；

通过镀铜工艺，填充卡接铜柱22与卡接孔32之间的间隙，同时，填充散热铜垫31与铜垫卡槽21之间的间隙，实现柔性基板3与陶瓷基板2的装配。

本实施例中，铜垫卡槽21的周侧为大面积散热铜区5，镀铜后，散热铜垫31与铜垫卡槽21、大面积散热铜区一体化连接。

柔性基板充当中介，柔性基板可以做的很薄，并使用BT等高散热材料制作，利用电镀铜工艺实现芯片底部的散热铜垫与陶瓷基板的散热铜垫卡槽一体化连接，散热铜垫卡槽与其周侧的大面积铜块通过镀铜工艺一体化紧密结合，能够大大提高散热效率。

本实施例中，卡接孔32的周侧为树脂或树脂和纤维的组合物。

本实施例中，卡接孔32设置有铜层的镀铜孔；卡接铜柱22为铜卡接铜柱。

本实施例中，硅芯片1的数量在2个以上，柔性基板3设置有两个以上散热铜垫31，散热铜垫31位于硅芯片1的底部，陶瓷基板2设置有2个以上的铜垫卡槽21；

两个铜垫卡槽21具有不同的底部高度，柔性基板3折弯设置，至少2个散热铜垫31位于不同的高度的铜垫卡槽21内。

本实施例中，陶瓷基板2为双面设置有铜层的电路板，陶瓷基板2设置有第一线路图形，铜卡接铜柱为所属第一线路图形的一部分；

柔性基板3至少包括两层以上的第二线路图形，镀铜孔为第二线路图形的一部分；

镀铜孔与铜卡接铜柱通过镀铜工艺实现装配后，第一线路图形和第二线路图形实现装配。

本实施例中，铜卡接铜柱高于第一线路图形的其它部分；铜卡接铜柱和第一线路图形的其它部分为陶瓷基板的同一铜层通过不同的蚀刻工艺制作而成。

本实施例中，柔性基板3的绝缘层为聚酰亚胺、BT树脂或环氧树脂中的一种或两种组成而成。

BT树脂以双马来酰亚胺(BMI)和三嗪为主树脂成份，并加入环氧树脂、聚苯醚树脂(PPE)或烯丙基化合物等作为改性组分，所形成的热固性树脂，被称为BT树脂。

本实施例中，陶瓷基板2的绝缘层为三氧化二铝或氮化铝。

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al₂O₃)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

本实施例中，铜垫卡槽21的底壁设置有热电转化层4，热电转化层4通过镀铜层与散热铜垫31的底壁紧固连接。

本实施例中，镀铜工艺包括化学沉铜和电镀铜。

本实施例中，化学沉铜的铜层的厚度为1～5μm；

电镀铜时，为双回路电镀工艺，陶瓷基板2和柔性基板3上同时设置有电镀夹子夹持点；

在散热铜垫31与铜垫卡槽21之间的间隙为4～20μm时，采用双回路电镀工艺进行电镀，同时通过陶瓷基板2和柔性基板3上的电镀夹子夹持点进行电镀；在散热铜垫31与铜垫卡槽21之间的间隙小于4μm时，采用单回路电镀工艺，仅通过陶瓷基板2或柔性基板3上的电镀夹子夹持点进行电镀。

本发明不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。