1.本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种功率器件及其制备方法。
背景技术：
2.采用第三代半导体材料制造的芯片因具有耐高温、耐高压、功率损耗低等特点而成为制备电力电子领域核心功率器件较佳的选择，同时，由于第三代半导体功率芯片的大功率、高工作温度、高电压及高频率的工作环境，使得对其的封装方法、工艺、结构及可靠性等均提出了更高的要求。
3.近年来，为适应功率器件朝高性能、高功率密度、高可靠性发展的趋势，一般将陶瓷覆铜板与芯片直接烧结键合，然而在实际封装过程中，还需要考虑诸如门极电阻、热敏电阻等无源元件的装接。现有技术中，一般将门极电阻、热敏电阻等无源元件与功率芯片同时烧结在陶瓷覆铜板的上铜层上，但是使用这种工艺方法时，由于电阻材质多为陶瓷或硅片，结构强度远没有第三代半导体芯片高，且二者厚度不一致，一体式同步烧结时易造成电阻产生破损、裂纹等问题。此外，功率芯片与无源电阻的同时烧结也导致烧结工装结构复杂、共用性差，从而造成制造成本的提升。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的问题是现有技术使用无源元件与功率芯片一体式同步烧结的工艺方法，易造成电阻等产生破损裂纹、烧结工装复杂、制造成本高等问题。
5.为解决上述问题，本发明提供一种功率器件的制备方法，包括：
6.提供陶瓷覆铜板，所述陶瓷覆铜板的上表面设置有功率芯片漏极连接区域以及无源元件连接区域；
7.在所述无源元件连接区域上设置下沉区域；
8.将无源元件焊接在所述下沉区域中，所述无源元件的上表面低于所述陶瓷覆铜板的上表面或者与所述陶瓷覆铜板的上表面平齐，得到焊接有所述无源元件的第一陶瓷覆铜板；
9.将功率芯片烧结在所述第一陶瓷覆铜板的所述功率芯片漏极连接区域中，得到焊接有所述无源元件以及烧结有所述功率芯片的第二陶瓷覆铜板；
10.对所述第二陶瓷覆铜板进行封装处理，得到功率器件。
11.较佳地，所述下沉区域自上至下截面面积增大。
12.较佳地，所述在所述无源元件连接区域上设置下沉区域包括：采用蚀刻成型工艺得到第一下沉区域，所述第一下沉区域具有底壁以及围绕所述底壁周围的侧壁；对所述第一下沉区域的侧壁下部向远离所述第一下沉区域中心的方向进行过蚀刻处理，得到所述下沉区域。
13.较佳地，所述将无源元件焊接在所述下沉区域中包括：将焊料施加在所述下沉区域中，得到焊料层；将所述无源元件贴装在所述下沉区域中，且压贴在所述焊料层之上，将
所述无源元件通过所述焊料层焊接至所述下沉区域中。
14.较佳地，所述将功率芯片烧结在所述第一陶瓷覆铜板的所述功率芯片漏极连接区域中包括：将所述第一陶瓷覆铜板放置于印刷载具上；在所述第一陶瓷覆铜板上印刷浆料；将所述功率芯片通过所述浆料烧结至所述功率芯片漏极连接区域；其中，所述印刷载具包括限位槽，所述限位槽的轮廓与所述第一陶瓷覆铜板的轮廓吻合，用于定位所述第一陶瓷覆铜板；所述印刷载具还包括定位孔以及基准点，所述定位孔用于对所述第一陶瓷覆铜板进行机械定位，所述基准点用于对所述印刷载具进行光学定位。
15.较佳地，所述在所述第一陶瓷覆铜板上印刷浆料包括：通过金属网膜将所述浆料印刷至所述功率芯片漏极连接区域；其中，所述金属网膜上设置有贯穿孔和半蚀基准点，所述贯穿孔的轮廓与所述功率芯片漏极连接区域的轮廓吻合，用于所述浆料透过所述贯穿孔印刷在所述功率芯片漏极连接区域内，所述半蚀基准点与所述印刷载具的所述基准点吻合。
16.较佳地，所述将所述功率芯片通过所述浆料烧结至所述功率芯片漏极连接区域包括：对所述浆料进行预烘干；将所述功率芯片贴装至预烘干的所述浆料上；将所述功率芯片烧结至所述功率芯片漏极连接区域。
17.较佳地，所述功率器件的制备方法还包括：在所述陶瓷覆铜板上用于与封装体接触的面上设置加固沉槽，所述加固沉槽采用蚀刻成型工艺得到，且所述加固沉槽的槽壁下部进行过蚀刻处理。
18.较佳地，所述无源元件包括门极电阻和热敏电阻，所述门极电阻和所述热敏电阻均为垂直薄片式结构，所述垂直薄片式结构的正面为可键合面，背面为可焊接面，所述门极电阻和所述热敏电阻的两个端子极分别设置在所述可键合面和所述可焊接面上。
19.与现有技术相比，本发明的功率器件的制备方法相较于现有技术的优势主要在于：
20.本发明采用先焊接电阻等无源元件、再烧结功率芯片的工艺，同时在陶瓷覆铜板的无源元件连接区域上设置下沉区域，使得无源元件被限定在固定的下沉区域中，而陶瓷覆铜板上的功率芯片漏极连接区域不设置下沉区域。由此：第一方面，解决了无源元件的固定问题，减少无源元件在陶瓷覆铜板表面上固定困难引起的端子虚焊、旋转偏移等风险，同时也避免了使用定位工装等带来的增加制造复杂度的问题；第二方面，无源元件的上表面低于陶瓷覆铜板的上表面或者与陶瓷覆铜板的上表面平齐，由此使得无源元件下沉至陶瓷覆铜板的表面之下，克服了无源元件与功率芯片厚度不一致引起的烧结工装结构复杂、成本高的技术缺陷；第三方面，整个陶瓷覆铜板的表面无障碍，使得装接了无源元件的陶瓷覆铜板后续在进行功率芯片的烧结时可以均匀、快速、批量地印刷浆料；第四方面，通过先装接无源元件，使得印刷了浆料的陶瓷覆铜板可以快速进入烧结工序、引线键合工序，相比先烧结功率芯片再装接无源元件的工艺，由于装接无源元件时一般采用焊接的方式，由此会增加已经烧结的功率芯片受到热损伤的风险，而本发明中，已经烧结了功率芯片的陶瓷覆铜板在制品免去了再次经受高温而氧化、钝化的风险，减少了引线键合前的周转，从而减少污染的风险，简化了工艺流程的同时增加功率芯片烧结的可靠性与便捷性。
21.本发明还提供一种功率器件，采用所述的功率器件的制备方法制成。
22.本发明的功率器件相较于现有技术的优势主要在于：
23.本发明的功率器件包括陶瓷覆铜板、功率芯片和无源元件，功率芯片烧结在陶瓷覆铜板上，无源元件焊接在陶瓷覆铜板上，其中，陶瓷覆铜板采用局部下沉方式，具体是在无源元件连接区域上设置下沉区域，使得无源元件焊接在该下沉区域中，且无源元件的上表面低于陶瓷覆铜板的上表面或与之平齐。这种结构的功率器件，功率芯片与无源元件在各自的加工过程中互不影响，既能够保证功率芯片的可靠烧结，避免在陶瓷覆铜板上先焊接无源元件后导致陶瓷覆铜板不再是一个平面，从而引起无法在陶瓷覆铜板上均匀、快速的印刷浆料，同时也能够保证无源元件的焊接可靠性，避免焊接过程中产生因定位困难引起端子虚焊、旋转偏移等影响焊接质量的问题，从而增加功率器件的可靠性。
附图说明
24.图1为本发明实施例中功率器件的制备方法流程图；
25.图2为本发明实施例中功率器件的俯视示意图；
26.图3为本发明实施例中陶瓷覆铜板的结构示意图；
27.图4为本发明实施例中在陶瓷覆铜板上焊接门极电阻的过程示意图；
28.图5为本发明实施例中在陶瓷覆铜板上焊接门极电阻和烧结功率芯片的示意图；
29.图6为本发明实施例中封装体的制备示意图；
30.图7为本发明实施例中门极电阻在陶瓷覆铜板上的位置示意图；
31.图8为本发明实施例中印刷载具的结构示意图；
32.图9为本发明实施例中陶瓷覆铜板放置于印刷载具的示意图；
33.图10为本发明实施例中金属网膜的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.10、陶瓷覆铜板；20、印刷载具；30、金属网膜；40、吸嘴；
36.11、门极电阻；12、功率芯片；13、陶瓷沟槽；14、热敏电阻；15、键合线；16、焊料层；17、浆料；18、封装体；
37.101、陶瓷层；102、上铜层；103、门极电阻连接区域；104、功率芯片漏极连接区域；105、热敏电阻连接区域；106、功率端子连接区域；107、源极信号连接区域；108、加固沉槽；109、下铜层；
38.201、限位槽；202、定位孔；203、基准点；
39.301、半蚀基准点；302、贯穿孔；
40.1101、门极电阻本体；1102、可键合面端子极；
41.1031、门极电阻下沉区域；1032、门极电阻下沉区域侧壁。
具体实施方式
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
43.请参阅图1-图5所示，本发明实施例的一种功率器件的制备方法，包括：
44.提供陶瓷覆铜板10，所述陶瓷覆铜板10的上表面设置有功率芯片漏极连接区域104以及无源元件连接区域；
45.在所述无源元件连接区域上设置下沉区域；
46.将无源元件焊接在所述下沉区域中，所述无源元件的上表面低于所述陶瓷覆铜板10的上表面或者与所述陶瓷覆铜板10的上表面平齐，得到焊接有所述无源元件的第一陶瓷覆铜板；
47.将功率芯片12烧结在所述第一陶瓷覆铜板的所述功率芯片漏极连接区域104中，得到焊接有所述无源元件以及烧结有所述功率芯片12的第二陶瓷覆铜板；
48.对所述第二陶瓷覆铜板进行封装处理，得到功率器件。
49.其中，陶瓷覆铜板10是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面上得到的一种由陶瓷基材、键合粘结层及导电层构成的基础材料，具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，同时又兼具无氧铜的高导电性和优异焊接性能，可以像pcb线路板一样刻蚀出各种图形。
50.本实施例中，在陶瓷覆铜板10的上表面设置了功率芯片漏极连接区域104以及无源元件连接区域。功率芯片漏极连接区域104用于设置功率芯片，无源元件连接区域用于设置无源元件。无源元件可以是电阻类、电容类或电感类元件或其任意的组合，例如门极电阻11、热敏电阻14等，此时，如图3所示，无源元件连接区域就包括门极电阻连接区域103和热敏电阻连接区域105，在无源元件连接区域上设置的下沉区域就包括在门极电阻连接区域103上设置的下沉区域以及在热敏电阻连接区域105上设置的下沉区域。如图2所示，门极电阻连接区域103设置的下沉区域即为门极电阻11的位置，热敏电阻连接区域105设置的下沉区域即为热敏电阻14的位置，门极电阻11与功率芯片12之间连接有键合线15。需要说明的是，陶瓷覆铜板10上通常还会设置源极信号连接区域107和功率端子连接区域106，源极信号连接区域107设置有源极信号引线的键合点位置，功率端子连接区域106用于设置功率端子，例如电源端子、电源开关端子等。另外，陶瓷覆铜板10上还设置有陶瓷沟槽13。
51.现有技术中，功率芯片12与无源元件的装接通常采用一体化同步烧结工艺，由于第三代半导体材料制造的芯片具有耐高温、耐高压、功率损耗率低等优点，因此在制备功率器件时一般选择第三代半导体芯片，其与无源元件在材质、强度、厚度等诸多方面的差异，导致同时烧结功率芯片12和无源元件容易导致无源元件发生破损裂纹等现象，且烧结功率芯片12和无源元件时所用烧结工装的通用性较差，需要分别引用一套烧结设备和烧结工装，由此使得制造成本大幅提高。
52.为了解决上述问题，本实施例采用先焊接电阻等无源元件、再烧结功率芯片12的工艺，同时在陶瓷覆铜板10的无源元件连接区域上设置下沉区域，使得无源元件被限定在固定的下沉区域中，而陶瓷覆铜板10上的功率芯片漏极连接区域104及其他区域例如源极信号连接区域107、功率端子连接区域106等不设置下沉区域，且它们的铜层厚度相同。由此：
53.第一方面，解决了无源元件的固定问题，减少无源元件在陶瓷覆铜板10表面上固定困难引起的端子虚焊、旋转偏移等风险，同时也避免了使用定位工装等带来的增加制造复杂度的问题；
54.第二方面，无源元件的上表面低于陶瓷覆铜板10的上表面或者与陶瓷覆铜板10的上表面平齐，由此使得无源元件下沉至陶瓷覆铜板10的表面之下，克服了无源元件与功率芯片12厚度不一致引起的烧结工装结构复杂、成本高的技术缺陷；
55.第三方面，整个陶瓷覆铜板10的表面无障碍，使得装接了无源元件的陶瓷覆铜板
10后续在进行功率芯片12的烧结时可以均匀、快速、批量地印刷浆料17；
56.第四方面，通过先装接无源元件，使得印刷了浆料17的陶瓷覆铜板10可以快速进入烧结工序、引线键合工序，相比先烧结功率芯片12再装接无源元件的工艺，由于装接无源元件时一般采用焊接的方式，由此会增加已经烧结的功率芯片12受到热损伤的风险，而本实施例中，已经烧结了功率芯片12的陶瓷覆铜板10在制品免去了再次经受高温而氧化、钝化的风险，减少了引线键合前的周转，从而减少污染的风险，简化了工艺流程的同时增加功率芯片12烧结的可靠性与便捷性。
57.综上，本实施例的功率器件的制备方法，采用先焊接无源元件再烧结功率芯片12的工艺，且在陶瓷覆铜板10上设置下沉区域，以使得无源元件装接后陶瓷覆铜板10的上表面无障碍，不会影响浆料17的印刷和烧结，提升了功率芯片12烧结与无源元件装接的便捷性。
58.其中一些实施方式中，所述下沉区域的深度大于无源元件的厚度与焊料层16的厚度之和。由此，可以保证无源元件固定在下沉区域后，其上表面低于陶瓷覆铜板10的上表面，使得陶瓷覆铜板10的上表面无障碍，不会影响后续烧结功率芯片12时的浆料印刷，适用焊接了无源元件的陶瓷覆铜板10批量浆料印刷工艺。
59.其中一些实施方式中，所述下沉区域自上至下截面面积增大。具体实施例中，可以是逐渐增大，也可以是跳跃式增加。通过将下沉区域设置为截面面积增大的结构，使得下沉区域下部空间增大，由此，封装体固化前进入下沉区域内未设置无源元件的区域后，固化后可以卡合在下沉区域中，以增加封装体与陶瓷覆铜板之间的结合强度，减少封装体与陶瓷覆铜板相互分层的风险。
60.其中一些实施方式中，所述在所述无源元件连接区域上设置下沉区域包括：采用蚀刻成型工艺得到第一下沉区域，所述第一下沉区域具有底壁以及围绕所述底壁周围的侧壁；对所述第一下沉区域的侧壁下部向远离所述第一下沉区域中心的方向进行过蚀刻处理。
61.本实施例中，下沉区域使用在制版过程中一次性蚀刻成型制作工艺，避免使用激光、切割等再加工方法引起的设备成本、加工成本的增加，避免所述激光、切割等方法引起的金属粉尘堆积而导致的例如电气间隙减小等电气性能风险的增加。通过蚀刻成型工艺得到具有底壁及侧壁的第一下沉区域，同时，对第一下沉区域的侧壁下部进行过蚀刻处理，以使得第一下沉区域的下部尺寸相较于上部尺寸更大。蚀刻是一种将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。所谓过蚀刻是蚀刻的一种类型，蚀刻加工结果一般分为欠蚀刻、理想状态和过蚀刻三类，本实施例中过蚀刻可理解为将下沉区域的下部去除了更多的部分，从而使得下沉区域的下部空间大于上部空间，或者说下沉区域下部的截面面积大于上部的截面面积。一种示例中，下沉区域的侧壁自下至上向内靠近，所谓内是指靠近下沉区域中心的方向为内，反之为外，这种示例中，下沉区域的侧壁为斜面或具有部分斜面。另一种示例中，下沉区域的侧壁自下至上呈台阶式向内靠近，以使得下沉区域形成宝塔式结构。
62.示例性地，假设第一下沉区域的截面形状为矩形，则第一下沉区域的尺寸包括长度、宽度和高度，应当可以理解，这里所谓的上部尺寸和下部尺寸应该是指长度或者宽度，由于本实施例是在第一下沉区域的侧壁上进行过蚀刻处理，而第一下沉区域具有四个侧壁，因此，第一下沉区域的下部无论是长度还是宽度都将大于上部的尺寸，由此得到剖面呈
梯形或凸字结构的下沉区域。示例性地，如图4所示，在陶瓷覆铜板10上蚀刻出门极电阻下沉区域1031，并在门极电阻下沉区域侧壁1032进行过蚀刻，使得门极电阻下沉区域1031的下部宽度大于上部宽度，其中，若门极电阻下沉区域1031的宽度自上而下逐渐增加，则得到剖面为梯形的下沉区域，若门极电阻下沉区域1031的宽度自上而下阶梯式增加，则得到剖面呈凸字结构的下沉区域。
63.本实施例通过将第一下沉区域的侧壁做底部过蚀处理，使得剖面呈梯形或凸字结构，以增加封装体18与陶瓷覆铜板10的结合度。可以理解，在陶瓷覆铜板10上装接无源元件和功率芯片12后，还需要对整体器件进行封装处理，以在器件表面制备得到封装体18，如图6所示，封装体18固化前以液态形式被充分注入下沉区域周侧的缝隙中，可以理解，下沉区域内焊接有无源元件，无源元件与下沉区域侧壁之间通过封装体18进行封装处理，因此下沉区域周侧具有缝隙，因此，液态形式的封装体18注入下沉区域周侧缝隙后，深入下沉区的部分固化后卡合在下沉区域中以增加无源元件与陶瓷覆铜板10的结合强度，减少相互分层风险。
64.其中一些实施方式中，所述将无源元件焊接在所述下沉区域中包括：将焊料施加在所述下沉区域中，得到焊料层16；将所述无源元件贴装在所述下沉区域中，且压贴在所述焊料层16之上，将所述无源元件通过所述焊料层16焊接至所述下沉区域中。
65.示例性地，如图4、图5所示，以无源元件包括门极电阻11和热敏电阻14为例，焊接过程包括：首先使用设备将门极电阻焊料、热敏电阻焊料依次施加在陶瓷覆铜板10上的门极电阻下沉区域1031与热敏电阻下沉区域中，其中，焊料可以是合金焊片，也可以是洁净型导电黏结剂，如图4所示，吸嘴40将焊料吸取后放置于门极电阻下沉区域1031内。然后使用贴装设备通过吸嘴40将门极电阻11、热敏电阻14依次吸取后，分别贴装在陶瓷覆铜板10上的门极电阻下沉区域1031与热敏电阻下沉区域中，压贴在焊料层16之上。进一步地，通过实施工艺使得门极电阻11与热敏电阻14焊接在陶瓷覆铜板10上对应的下沉区域中。
66.其中一些实施方式中，将功率芯片12烧结在所述第一陶瓷覆铜板的所述功率芯片漏极连接区域104中包括：将所述第一陶瓷覆铜板放置于印刷载具20上；在所述第一陶瓷覆铜板上印刷浆料17；将所述功率芯片12通过所述浆料17烧结至所述功率芯片漏极连接区域104。
67.其中，如图8、图9所示，所述印刷载具20包括限位槽201，所述限位槽201的轮廓与所述第一陶瓷覆铜板的轮廓吻合，用于定位所述第一陶瓷覆铜板。
68.进一步地，所述印刷载具20还包括定位孔202以及基准点203，所述定位孔202用于印刷设备机构给所述第一陶瓷覆铜板的机械定位，所述基准点203用于所述印刷载具20的光学定位。
69.本实施例中，将已经焊接过的陶瓷覆铜板10水平放置在印刷载具20中的限位槽201中，准备浆料17印刷。所述印刷载具20设置有专门用于承载陶瓷覆铜板10的限位槽201，如图9所示，限位槽201轮廓与所述陶瓷覆铜板10轮廓吻合，用于定位所述陶瓷覆铜板10，所述印刷载具20还设置有用于印刷设备机构给陶瓷覆铜板10机械定位的定位孔202、用于光学定位所述印刷载具20的基准点203。
70.其中一些实施方式中，在所述第一陶瓷覆铜板上印刷浆料17包括：通过金属网膜30将浆料17印刷至所述功率芯片漏极连接区域104。
71.其中，如图10所示，所述金属网膜30上设置有贯穿孔302和半蚀基准点301，所述贯穿孔302的轮廓与所述功率芯片漏极连接区域104的轮廓吻合，用于所述浆料17透过所述贯穿孔302印刷在所述功率芯片漏极连接区域104内，所述半蚀基准点301与所述印刷载具20的所述基准点203吻合。
72.本实施例中，金属网膜30上设置有与陶瓷覆铜板10上的功率芯片漏极连接区域104吻合的贯穿孔302，金属网膜30上设置有与印刷载具20的基准点203吻合的半蚀基准点301，以实现金属网膜30上的浆料17透过贯穿孔302印刷在陶瓷覆铜板10的限定区域内。由于门极电阻11与热敏电阻14是下沉在陶瓷覆铜板10上表面之下，整个陶瓷覆铜板10的上表面无障碍，适用焊接了无源元件的陶瓷覆铜板10批量浆料17印刷工艺。
73.其中一些实施方式中，将所述功率芯片12通过所述浆料17烧结至所述功率芯片漏极连接区域104包括：对所述浆料17进行预烘干，将所述功率芯片12贴装至预烘干的所述浆料17上，并利用烧结设备和烧结工装，将所述功率芯片12通过所述浆料17烧结至所述功率芯片漏极连接区域104。
74.本实施例中，通过金属网膜30将浆料17印刷到所述陶瓷覆铜板10上的功率芯片漏极连接区域104，再通过对浆料17的预烘干，将功率芯片12贴装至浆料17上，进行烧结处理，得到第二陶瓷覆铜板。
75.其中一些实施方式中，所述功率器件的制备方法还包括：在所述陶瓷覆铜板10上用于与封装体18接触的面上设置加固沉槽108，所述加固沉槽108采用蚀刻成型工艺得到，且所述加固沉槽108的槽壁下部进行过蚀刻处理。
76.由于功率芯片12与电阻等无源元件在材质、强度、厚度等各方面的不同，使得封装体18与陶瓷覆铜板10表面难以实现高强度结合，而功率器件一般要求封装体18与陶瓷覆铜板10紧密结合，由此导致功率器件的封装良率低，影响器件的可靠性。由此，本实施例在陶瓷覆铜板10与封装体18接触面上设置加固沉槽108，用于加固陶瓷覆铜板10与封装体18的连接。与下沉区域类似，通过对加固沉槽108侧壁做底部过蚀刻处理，使得加固沉槽108剖面呈梯形或凸字结构，以增加封装体18与陶瓷覆铜板10的结合度。封装体18固化前以液态形式被充分注入加固沉槽108，深入下沉区的部分固化后卡合在加固沉槽108中以增加封装体18与陶瓷覆铜板10的结合强度，减少相互分层风险。
77.示例性地，如图所示，加固沉槽108沿陶瓷覆铜板10周边排布，下沉形状设置为类圆形或倒角矩形或其它形状，可以根据实际需求设置，平面尺寸约1.5mm，平面尺寸是指下沉形状的直径、长度等，例如若下沉形状为圆形，则其直径约为1.5mm，若下沉形状为类圆形如椭圆，则其长轴约为1.5mm，若下沉形状为正方形，则其边长约为1.5mm，若下沉形状为矩形，则其长度约为1.5mm。
78.其中一些实施方式中，所述无源元件包括门极电阻11和热敏电阻14，所述门极电阻11和所述热敏电阻14均为垂直薄片式结构，所述垂直薄片式结构的正面为可键合面，背面为可焊接面，所述门极电阻11和所述热敏电阻14的两个端子极分别设置在所述可键合面和所述可焊接面上。
79.在功率器件发展越来越精细的情况下，行业普遍使用的圆柱形热敏电阻14体积相对较大，无法适应垂直结构上更小空间的应用场景，且装接过程中难以固定，往往需要工装辅助定位，制造成本高、且实施较复杂。而本实施例中，所述的门极电阻11、热敏电阻14等无
源器件皆为垂直薄片式结构，厚度约为横卧式圆柱形热敏端的1/4，便于窄空间、精细化封装应用。所述无源器件材料成本更低，具备技术先进性。如图7所示，在门极电阻连接区域103设置有门极电阻下沉区域1031，门极电阻11设置在所述门极电阻下沉区域1031中，所述门极电阻11包括门极电阻本体1101和可键合面端子极1102。
80.其中一些实施方式中，所述陶瓷覆铜板10包括陶瓷层101和设置于所述陶瓷层101相对两侧的第一铜层和第二铜层。示例性地，如图所示，陶瓷覆铜板10从上至下包含三层结构：分别是上铜层102(即第一铜层)、陶瓷层101、下铜层109(即第二铜层)。其中，陶瓷覆铜板10的上铜层102作为功率器件电路布局的电路层。
81.本发明实施例还提供一种功率器件，采用所述的功率器件的制备方法制成。所述功率器件包括陶瓷覆铜板10、功率芯片12、无源元件和封装体18，所述陶瓷覆铜板10的上铜层102上设置有功率芯片漏极连接区域104、源极信号连接区域107、无源元件连接区域、加固沉槽108及功率端子连接区域106；所述无源元件连接区域上设置有与无源元件轮廓吻合的下沉区域，下沉区域的深度大于无源元件的厚度与焊料层16的厚度，无源元件焊接在所述下沉区域中，且无源元件的上表面低于陶瓷覆铜板10上铜层102表面或与陶瓷覆铜板10上铜层102表面平齐；功率芯片漏极连接区域104烧结连接有功率芯片12，源极信号连接区域107设置有源极信号引线的键合点位置；封装体18用于对陶瓷覆铜板10、功率芯片12及无源元件表面进行封装处理，其中，陶瓷覆铜板10上设置有加固沉槽108，用于增强与封装体18与陶瓷覆铜板10的结合强度。
82.下面通过具体实施例对本发明做详细说明。
83.本实施例中，无源元件包括门极电阻11和热敏电阻14，陶瓷覆铜板10具有上铜层102、陶瓷层101及下铜层109。陶瓷覆铜板10的上铜层102上设置有功率芯片漏极连接区域104、门极电阻连接区域103、源极信号连接区域107、热敏电阻连接区域105、加固沉槽108及功率端子连接区域106。其中，陶瓷覆铜板10的上铜层102的门极电阻连接区域103，依门极电阻11的轮廓在铜层上设置下沉区域，下沉区域的深度大于门极电阻11的厚度加门极电阻11的焊料层16的厚度。陶瓷覆铜板10的上铜层102的热敏电阻连接区域105，依热敏电阻14的轮廓在铜层上设置下沉区域，下沉区域的深度大于热敏电阻14的厚度加热敏电阻14的焊料层16的厚度。且门极电阻下沉区域1031与热敏电阻下沉区域的侧壁均做底部过蚀处理，剖面呈梯形或凸字结构，以增加封装体18与陶瓷覆铜板10的结合度。陶瓷覆铜板10与封装体18接触面设置加固沉槽108，加固沉槽108沿陶瓷覆铜板10周边排布，下沉形状设置为类圆形或倒角矩形，平面尺寸约1.5mm。陶瓷覆铜板10的上铜层102的功率芯片漏极连接区域104、源极信号连接区域107、功率端子连接区域106不设置下沉区域，且铜层厚度相同。
84.陶瓷覆铜板10的上铜层102的功率芯片漏极连接区域104中设置有芯片位置，门极电阻连接区域103设置的下沉区域即为门极电阻11的位置，热敏电阻连接区域105设置的下沉区域即为热敏电阻14的位置，源极信号连接区域107设置有源极信号引线的键合点位置。其中，门极电阻11为垂直薄片式结构，电阻的一个端子极在上表面，此端子极的表面为可键合面，另一个端子极在电阻背面，设置为可焊接面。热敏电阻14为垂直薄片式结构，电阻的一个端子极在上表面，此端子极的表面为可键合面，另一个端子极在电阻背面，设置为可焊接面。
85.使用相关设备将门极电阻焊料、热敏电阻焊料依次施加在陶瓷覆铜板10上铜层
102的门极电阻下沉区域1031与热敏电阻下沉区域中。焊料可以是合金焊片，也可以是洁净型导电黏结剂。使用贴装设备通过吸嘴40将门极电阻11、热敏电阻14依次吸取后，分别贴装在陶瓷覆铜板10上铜层102的门极电阻下沉区域1031与热敏电阻下沉区域中，压贴在焊料层16之上。进一步地，通过实施工艺使得门极电阻11与热敏电阻14焊接在陶瓷覆铜板10上铜层102对应的下沉区域中。其中，施加焊料的设备及贴装设备等均为现有技术，在此不再赘述。
86.进一步地，将已经焊接过的陶瓷覆铜板10水平放置在印刷载具20中的限位槽201中，准备浆料17印刷。印刷载具20设置有专门用于承载陶瓷覆铜板10的限位槽201，限位槽201轮廓与陶瓷覆铜板10轮廓吻合，用于定位陶瓷覆铜板10，印刷载具20还设置有用于印刷设备机构给陶瓷覆铜板10机械定位的定位孔202、用于光学定位印刷载具20的基准点203。
87.通过金属网膜30将浆料17印刷到陶瓷覆铜板10上铜层102功率芯片漏极连接区域104，金属网膜30上设置有与陶瓷覆铜板10上铜层102功率芯片漏极连接区域104吻合的贯穿孔302，金属网膜30上设置有与印刷载具20的基准点203吻合的半蚀基准点301，以实现金属网膜30上的浆料17透过贯穿孔302印刷在陶瓷覆铜板10的限定区域内。由于门极电阻11与热敏电阻14是下沉在陶瓷覆铜板10上铜层102表面之下，整个上铜层102表面无障碍，适用焊接了无源元件的陶瓷覆铜板10批量浆料印刷工艺。
88.进一步地，将印刷在陶瓷覆铜板10上的浆料17预烘干，将功率芯片12贴装到预烘干的浆料17上。利用烧结设备使用烧结工装，将功率芯片12通过浆料17烧结到陶瓷覆铜板10上铜层102功率芯片漏极连接区域104。关于具体的烧结步骤为本领域普遍实施的技术，在此不再赘述。
89.进一步地，封装体18的封装工艺使用耐高温材料，通过灌注或压注技术实施，其为本领域成熟技术，在此不再赘述。
90.本实施例通过采用陶瓷覆铜板10上铜层102局部下沉的方式，使得垂直片式门极电阻11、热敏电阻14被限定在固定的下沉区域，减少无源元件固定困难引起的端子虚焊、旋转偏移等风险。无源元件都下沉到上铜层102表面之下，解决了无源元件与功率芯片12厚度不统一引起的烧结工装结构复杂、成本高的技术缺陷，使得装接了无源元件的陶瓷覆铜板10可以快速、批量地印刷浆料17。又通过先装接无源元件，使得印刷了浆料17的陶瓷覆铜板10可以快速进入烧结工序、引线键合工序，可以使得已经烧结了功率芯片12的陶瓷覆铜板10在制品免去了再次经受高温而氧化、钝化的风险，减少了引线键合前的周转，从而减少污染的风险，简化了工艺流程的同时增加功率芯片12烧结的可靠性与便捷性。又通过梯形或凸字加固沉槽108的设计，能增加封装体18与陶瓷覆铜板10的结合度，能提升功率器件封装良率、提升器件应用的可靠性。
91.虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。