[發明專利]提高導熱和過流能力的基板制作方法

無效

• 申請號: 201210336658.0
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102833950A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 羅馳;劉欣;唐喆;葉冬;徐學良
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00;H05K3/16;H05K3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基板的制作方法，特別涉及一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，它直接應用的領域是大功率電路工藝制造領域。

背景技術

基板是電子設備的核心部件，它承擔著機械支撐、散熱和導電等關鍵作用。功率電路中使用的基板一般稱為功率基板，它是基板中的重要組成，它廣泛應用于DC-DC變換器、DC-AC變換器、快速開關變換、繼電器、馬達驅動、絕緣柵雙極晶體管模塊等。為滿足各種需要，目前已開發了不同類型的功率基板：Al₂O₃厚膜基板、BeO厚膜基板、Al₂O₃-DBC、AlN-DBC、陶瓷薄膜基板、環氧基印制板、鋁基板等。

上述各類基板中，Al₂O₃或者BeO厚膜基板過流能力不夠，其單位線寬的過流能力僅為6.25A/mm，耐焊性差；普通陶瓷薄膜基板的過流能力不夠，其單位線寬的過流能力為僅1.5A/mm，散熱能力也不夠，其熱導率小于37W/m·K；環氧基印制板散熱能力不夠，其熱導率小于0.5W/m·K，其膨脹系數遠大于硅材料，匹配性差；鋁基板的熱膨脹系數遠大于硅材料，匹配性差；DBC基板需要專用設備，成本較高；AlN-DBC也不成熟。

文獻1“大功率LED封裝用散熱鋁基板的制備與性能研究”（方亮等，《材料導報》，2011年No.2，P130~134）提出了一種高熱導鋁基板的制備方法，通過正交試驗，分析了陽極氧化法制備LED封裝用鋁基板過程中電流密度、硫酸質量濃度、溫度和時間等因素對其熱阻、厚度、絕緣電阻率的影響，得到了制備低熱阻鋁基板的最佳工藝參數。盡管此種方法制作的鋁基板熱導率高，但由于鋁基板的熱膨脹系數遠大于硅材料，其與芯片的匹配性差，容易導致器件在熱循環中失效。

文獻2“LTCC基板上薄膜多層布線工藝技術”（汪繼芳等，《電子與封裝》，2010年No.4，P28~31）充分利用LTCC布線層數多、可實現無源元件埋置于基板內層、薄膜細線條的特點，使芯片等元器件能夠在基板上更有效地實現高密度的組裝互連。文獻2的LTCC基板上薄膜多層布線工藝技術，解決了LTCC基板上薄膜多層布線中的問題，但此種薄膜基板的料熱導率為20~25W/m·K，其單位線寬的過流能力為3~5A/mm，仍存在熱導率和過流能力較低的問題。

發明內容

為解決上述基板熱導率低、過流能力低等問題，本發明提出了一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，實現基板的過流能力大、熱導率高，基板的熱膨脹系數與硅材料相當。

為達到上述目的，本發明提供一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，步驟包括：

1.準備BeO材料片、濺射Ti層和Cu層、光刻BeO基板的導帶圖形、電鍍Cu層和Ni層，形成BeO基板的導帶層，其中，BeO材料片上濺射Ti層和Cu層后，形成所述BeO基板，在BeO基板表面兼顧傳輸電流、元器件安裝、引線互聯功能的金屬結構稱為導帶；

2.在BeO基板上帶光刻膠濺射Au層、去光刻膠、腐蝕導帶區域外的Ti層和Cu層，形成完整的導帶區域；

3.在所述BeO基板的背面濺射Ti、Ni和Au層、形成功率基板的背面金屬化結構。

所述準備BeO材料片、濺射Ti層和Cu層、光刻BeO基板的導帶圖形、電鍍Cu層和Ni層，形成BeO基板的導帶層的步驟包括：

（1）準備尺寸50.8mm×50.8mm×0.381mm、純度99%、單面拋光的BeO材料片，拋光的一面為材料的正面；清洗；在BeO材料片的正面濺射Ti和Cu層，Ti/Cu層的厚度為100±5nm/300±30nm，形成Ti粘附層和Cu加厚電鍍導電層，形成所述BeO基板；

（2）采用正膠光刻BeO基板的導帶圖形，光刻后暴露出需要加厚電鍍的導帶區域，導帶區域以外的圖形被光刻膠掩蓋；

（3）對暴露出的導帶區域進行電鍍Cu層和電鍍Ni層，Cu/Ni層的厚度為25.0±5.0μm/1.4±0.4μm，形成基板的導帶層。

所述在BeO基板上帶光刻膠濺射Au層、去光刻膠、腐蝕導帶區域外的Ti層和Cu層，形成完整的導帶區域的步驟包括：

（1）帶膠濺射Au層，Au層的厚度為100±20nm，形成薄金可焊性保護層；

（2）丙酮超聲去膠，同時剝離掉濺射在光刻膠上面的導帶區域以外的濺射薄Au層；

（3）腐蝕導帶區域以外的Cu層和Ti層，形成完整的導帶區域，清洗。