[发明专利]一种制备高散热陶瓷封装基板的方法

说明书

本发明公开了一种制备高散热的陶瓷封装基板的方法，包括以下步骤：在清洗后的陶瓷基板上激光标刻形成金属化线路图案，获得厚度为0.5~30μm的混合物层，该混合物层由氧化物与单质金属构成；在金属化线路图案区域进行化学镀铜，形成厚度为0.1～50μm的粘结层；在粘结层上镀厚度为5～500μm的导电层；然后将陶瓷基板放入烧结炉进行烧结；最后对陶瓷基板进行表面处理，得到附着有光亮的金属导线的陶瓷封装基板。本发明在陶瓷基板上直接制备导电线路，有效简化工艺流程，提高产品良率与可靠性，是一种低成本制备半导体器件封装基板的途径。

技术领域

本发明涉及一种制备高散热的陶瓷封装基板的方法。

背景技术

氮化铝陶瓷以其良好的导热性、气密性、绝缘性，以及与硅材料接近的热膨胀系数的特性，成为大功率LED、大规模集成电路模块电子封装的理想材料。

陶瓷材料基底上制备导电金属线路，即金属化工艺，是电子封装产业的关键技术。目前陶瓷基板金属化方法主要有两种。一种是通过高温烧结使Al₂O₃与Cu-O发生共晶液相反应形成中间相的CuAlO₂而实现Cu层与陶瓷的牢固结合。但是，该工艺需要多次烧结，对氧含量要求极高难以控制，工艺流程繁琐导致产品良率难以提高。另外一种是通过溅射等方式在陶瓷金基板上形成金属薄膜，然后采用电镀等方式对金属薄膜进行加厚，通过刻蚀形成金属线路。该工艺需要昂贵的溅射设备使生产成本居高不下。同时，这两种工艺都属于减法操作，需要进行光刻或者化学刻蚀等后续工序才能形成电路图案，不但增加了制造成本，而且不利于环保。

利用激光能量集中、定向性准确等特点进行精密加工是近几年发展起来的陶瓷基板金属化方法。激光的高能量辐射使陶瓷基板中的单晶相分解而在陶瓷表面产生单质金属和氧化物的导电线路图案。但是，激光的烧蚀效应以及陶瓷单晶相高温分解时产生的气相容易导致陶瓷基体和金属化线路的结构不够致密。而通过化学镀铜形成铜与氧化亚铜的混合层可有效改善这种疏松结构得到陶瓷基板金属化产品。中国专利CN106312300A用激光处理铝化物基板得到铝层，然后在铝表面镀金属而实现金属化线路。但是，由于形成的铝层非常薄且不够致密，所以会有导电线路与陶瓷基板结合力差的问题；中国专利CN102452843B通过预先氧化铜板表面形成氧化铜，然后再与预先氧化表面形成氧化铝层的氮化铝陶瓷基板叠加，在惰性气氛下烧结，使氧化铜还原为氧化亚铜形成陶瓷覆铜板的前驱体，之后再次烧结而形成线路。但是，这种方法存在多次烧结的调控问题，同时还需要后续蚀刻工艺才能得到导电线路，工艺路线复杂会导致生产成本居高不下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备高散热的陶瓷封装基板的方法，有效简化工艺流程，提高产品良率与可靠性，是一种低成本制备半导体器件封装基板的途径。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种制备高散热的陶瓷封装基板的方法，包括以下步骤：

在清洗后的陶瓷基板上激光标刻形成金属化线路图案，获得厚度为0.5～30μm的混合物层，该混合物层由氧化物与单质金属构成；

在金属化线路图案区域进行化学镀铜，形成厚度为0.1～50μm的粘结层；

在粘结层上镀厚度为5～500μm的导电层；

然后将陶瓷基板放入烧结炉进行烧结；

最后对陶瓷基板进行表面处理，得到附着有光亮的金属导线的陶瓷封装基板。

所述陶瓷基板为氧化铝、氮化铝或氧化锆陶瓷材料制成。

所述激光标刻金属化线路图案，是采用激光器在清洗后的陶瓷基板上按照设定好的线路图案来回扫描，在预定线路上形成导电混合层。