[发明专利]一种叠烧制备金属化陶瓷致冷基片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子制造领域，具体涉及一种叠烧制备金属化陶瓷致冷基片的方法。

背景技术

随着三维封装技术发展和系统集成度提高，以大功率发光二极管(LED)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、激光器(LD)为代表的功率型器件封装过程中，散热材料的选用成为关键的技术环节，并直接影响到器件的使用性能与可靠性。以大功率LED器件为例，由于输入功率的80%-90%转变成为热量（只有大约10%-20%转化为光能），且LED芯片面积小，器件功率密度很大(大于100W／cm²)，因此散热成为大功率LED封装必须解决的关键问题。如果不能及时将芯片产生的热量导出并消散，大量热量将聚集在LED内部，芯片结温将逐步升高，一方面使LED性能降低（如发光效率降低、波长红移等），另一方面将在LED封装体内产生热应力，引发一系列可靠性问题（如寿命、色温变化等）。

对于电子封装而言，散热基板主要是利用其材料本身具有的高热导率，将热量从芯片导出，实现与外界的电互连与热交换。目前常用的散热基板主要包括MCPCB（金属核印刷电路板）、LTCC或HTCC（低温共烧陶瓷或高温共烧陶瓷基板）和金属化陶瓷基板等。

目前，行业内陶瓷致冷基片金属化方法是将产品摆放于钼片上，装入钼舟推入保护气氛条件下烧结。单层烧结因受温度（1480℃）和钼片平整度影响，一次通过率几乎为0；只有通过返烧校平后才能进行一次分检；且产品在金属化叠烧中陶瓷基片与金属层膨胀系数不一致而带来金属层附着不稳定的情况且在金属化叠烧中因挥发物不畅而出现“黄团”和“气泡”等缺陷；在生产过程中，产品质量因受捡坯、进出钼舟因素影响，具有产量小、合格率低，生产效率低，员工操作劳动强度大等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种解决陶瓷致冷基片在金属化叠烧中陶瓷基片与金属层膨胀系数不一致、金属化叠烧中挥发物扩散不畅等问题的制备金属化陶瓷致冷基片的方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种叠烧制备金属化陶瓷致冷基片的方法，包括如下步骤：

A、首先将金属粉配制成金属浆料；

B、接着用丝网印刷工艺将金属浆料印刷到陶瓷基片上，并放入烘箱中烘干；

C、将步骤B中所制得的印刷有金属浆料的陶瓷基片进行叠片后放入钼舟，送入温度为1375℃~1385℃的氮氢保护气氛中烧结制得外表面含有金属层的陶瓷致冷基片；

D、将步骤C中所制得的存在翘边的外表面含有金属层的陶瓷致冷基片放入1380℃~1420℃的高温中进行校平。

优选地，所述金属浆料为金属粉和悬浮剂混合物，其中金属粉和悬浮剂的质量分别占金属浆料的80%~90%，10%~20%。

优选地，所述步骤A中的金属粉所用材料为：90%~92%的钨粉，4%~5%的锰粉，3%~6%的Al₂O₃、SiO₂、CaCO₃和MgO混合物。

优选地，所述悬浮剂为松油醇和乙基纤维素的混合物，其重量比为19:1。

优选地，所述Al₂O₃、SiO₂、MgO和CaCO₃的重量比为1：3：1：0.5。

优选地，所述步骤A中的金属粉的粒度为1-3μm。

优选地，所述步骤C中金属层厚度为0.02mm~0.05mm。

优选地，所述步骤B中的陶瓷基片为96%氧化铝陶瓷基片。

本发明的有益效果为，金属浆料配方的设计和烧结温度的控制，使得陶瓷致冷基片在金属化叠烧中陶瓷基片与金属层膨胀系数相匹配从而解决金属层附着不稳定的问题；在丝网印刷过程中，对印刷有金属浆料的陶瓷基片的烘干及烧结过程中低温段的控制，解决了金属化叠烧中挥发物扩散不畅而出现“黄团”和“气泡”的问题，同时采用该方法生产陶瓷致冷基片还具有能耗低、合格率高、适合批量生产及生产成本低等优点。

具体实施方式

本发明的工艺流程为：A、首先将金属粉配制成金属浆料；B、接着用丝网印刷工艺将金属浆料印刷到陶瓷基片上，并放入烘箱中烘干；C、将步骤B中印刷有金属浆料的陶瓷基片进行叠片后放入钼舟，送入温度为1375℃~1385℃的氮氢保护气氛中烧结，最后得外表面含有金属层的陶瓷致冷基片；D、将步骤C中所制得的存在翘边的外表面含有金属层的陶瓷致冷基片放入1380℃~1420℃的高温中进行校平；其中陶瓷基片为96%氧化铝陶瓷基片。