[发明专利]一种直接敷铜陶瓷基板的高厚径比通孔互连的方法

说明书

本发明属于电子制造相关技术领域，其公开了一种直接敷铜陶瓷基板的高厚径比通孔互连的方法，该方法包括以下步骤：(1)采用脉冲激光在DBC基板上切割出通孔，所述通孔贯穿所述DBC基板，且其孔壁上熔覆有铜籽晶薄层，所述铜籽晶薄层作为后续电镀的籽晶层；(2)以所述籽晶层作为种子层，采用脉冲电镀方式对所述通孔进行电镀填孔以在所述通孔内形成纯铜柱，所述纯铜柱的两端分别电性连接所述DBC基板相背设置的两个铜箔层，由此实现双面铜箔层的电性连接。本发明制备的纯铜柱互连结构的厚径比高，导电性高，可靠性高，有利于电子制造技术向高密度及高精度发展。

技术领域

本发明属于电子制造相关技术领域，更具体地，涉及一种直接敷铜陶瓷基板的高厚径比通孔互连的方法。

背景技术

电路板是电子器件的核心组件，以传统有机材料(如环氧树脂、聚酰亚胺等)为基材制备的电路板存在热导率低和耐热性差等缺点，无法承受大电流负荷下的高温热载荷。相比之下，陶瓷材料具有热导率高、绝缘性能好、机械强度高、耐热性能强等一系列优点，已逐渐发展成为新一代大功率电子模块的理想封装基材，陶瓷电路板制造技术也因此得到了广泛的关注和迅速发展。

为了解决大功率电子封装的问题，直接敷铜(Direct Bonded Copper，DBC)技术应运而生。DBC技术起初是基于氧化铝陶瓷基板发展起来的陶瓷表面金属化技术。1975年，J.F.Burgess和Y.S.Sun等人最早提出这一技术，在氧化铝与熔融纯铜的反应界面上引入氧元素，高温下生成的Cu-Cu₂O共晶液体对氧化铝有良好的润湿性，通过生成CuAlO₂作为过渡层，将铜箔直接敷接在氧化铝陶瓷基板上，再通过图形转移工艺形成所需线路。随后的氮化铝陶瓷基板敷铜技术是基于Al₂O₃-DBC技术发展起来的，由于氮化铝陶瓷与铜箔几乎不会发生反应，在敷接过程中引入氧元素会生成气体，对敷接强度产生不利影响，因此通常在敷接前对氮化铝陶瓷进行表面处理，生成一层致密的氧化铝薄层以提高结合强度。DBC基板最大的特点是厚铜箔(≥150μm)能够承载高频大电流，同时兼具陶瓷基板的高导热特性和高绝缘特性，而且铜箔与陶瓷间形成的共晶层使两者具有极其良好的结合力，因此DBC基板具有优异的电气性能和极高的可靠性。目前，国内外Al₂O₃-DBC技术和AlN-DBC技术已经广泛用于工业化生产。

针对功率电子模块小型化发展的迫切需求，必须大幅度减小陶瓷电路板的封装体积，最佳的方法就是采用多层互连结构。多层电路板已经在传统PCB行业中得到广泛应用，主要原因在于多层基板体积小、线路短，信号、电源、接地线相互隔离屏蔽，特别适合器件重量和体积超负荷情况下的高密度、高精度、高可靠性应用场合。但目前基于DBC基板的多层陶瓷电路板制备技术仍然存在许多急需解决的问题，其中最主要的技术瓶颈是如何在双面覆铜板上制备高质量纯铜通孔，通孔金属化的质量直接决定了其承载电流的能力和可靠性。