提高導熱和過流能力的基板制作方法技術

一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，是在BeO材料片正面濺射Ti層和Cu層，光刻BeO基板的導帶圖形；電鍍Cu層和Ni層，帶膠濺射Au層；去光刻膠，腐蝕Cu/Ti，在所述BeO基板的背面濺射Ti、Ni和Au層，形成一種兼顧高導熱能力和高過流能力的基板，大幅提高了基板的過流能力和耐焊性，基板熱導率大于200W/m·K，過流能力為15A/mm，熱膨脹系數和硅材料相當。本發明專利技術方法適用于大功率電路工藝制造領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術 涉及一種基板的制作方法，特別涉及一種，它直接應用的領域是大功率電路工藝制造領域。
技術介紹
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、A1203-DBC、A1N-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I. 5A/mm,散熱能力也不夠,其熱導率小于37W/m ·Κ ;環氧基印制板散熱能力不夠,其熱導率小于O. 5ff/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；A1N-DBC也不成熟。文獻I “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，Ρ13(Γ134)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Νο.4，Ρ28 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2(T25W/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。
技術實現思路
為解決上述基板熱導率低、過流能力低等問題，本專利技術提出了一種，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，本專利技術提供一種，步驟包括I.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(I)準備尺寸50. 8mmX50. 8mmXO. 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 土 5nm/300 土 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· O μ m/1. 4±0· 4 μ m,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(I)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。所述在BeO基板的背面濺射Ti、Ni和Au層、形成基板的背面金屬化結構的步驟包括(I)在BeO基板的1 面灘射Ti層、Ni層、Au層，Ti層/Ni層/Au層的厚度為100±20nm/l. 2±0. 15 μ m/100 ±20nm，在基板板背面形成了背面金屬化結構；(2)在300°C ±10°C的氮氣環境下，對BeO基板進行熱處理，熱處理時間為30分鐘；(3)用膠帶對BeO基板進行附著強度測試，劃片、清洗后，形成功率基板的背面金屬化結構。有益效果本專利技術的，是在BeO材料片正面濺射Ti層和Cu層，光刻BeO基板的導帶圖形；電鍍Cu層和Ni層，帶膠濺射Au層；去光刻膠，腐蝕Cu/Ti，在所述BeO基板的背面濺射Ti、Ni和Au層，形成一種兼顧高導熱能力和高過流能力的基板。與普通的基板制作方法相對比，本專利技術的具有以下特點I.本專利技術方法通過選用高導熱BeO材料片作為基板材料，保證了基板的高導熱性，本專利技術方法制作的基板，其熱導率大于200W/m · K，是文獻2熱導率的8 10倍。2.本專利技術方法通過電鍍Cu，加厚導帶至25 μ m，保證了基板的較高過流能力，本專利技術方法制作的基板，其單位線寬的過流能力為15A/mm，比文獻2的過流能力提高3飛倍。3.本專利技術方法通過選定Ti作為BeO基板和金屬化布線的粘附層，保證了金屬化布線的的優良的附著強度。4.本專利技術方法通過電鍍Ni阻擋層以及濺射金薄膜可焊性保護層，保證了基板的耐焊性以及長期的良好可焊性。本專利技術 方法通過選用高熱導BeO材料作為基板，采用濺射等薄膜工藝結合電鍍加厚工藝，來制作基板導帶，大幅提高了基板的過流能力和耐焊性，基板熱導率大于200W/m · K,過流能力為15A/mm。附圖說明圖I為在BeO材料片上灘射Ti層和Cu層后的首I]面結構圖；圖2為圖IBeO基板上通過光刻暴露出導帶圖形區域的剖面結構圖；圖3為圖2Be0基板上電鍍Cu層和Ni層后的剖面示意圖；圖4為圖3Be0基板帶光刻膠濺射Au層后的剖面示意圖；圖5為圖4BeO基板去光刻膠后的剖面示意圖；圖6為圖5Be0基板腐蝕Cu/Ti后的剖面示意圖；圖7為圖6Be0基板背面濺射Ti/Ni/Au層、背面金屬化后的剖面示意圖。在圖I-圖7中，I為粘附層；2為導電層；3為光刻膠掩模；4、5為基板的導帶層；6為薄Au可焊性保護層；7、8、9為背面金屬化結構。具體實施例方式本專利技術的具體實施方式不僅限于下面的描述。下面結合附圖對本專利技術方法加以進一步說明。本專利技術的高導熱和過流能力的基板的制作方法，其步驟包括一、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。(I)準備尺寸50. 8mmX50. 8mmXO. 381_、純度99%、單面拋光的BeO材料片，拋光的一面為材料的正面；在1#液(NH4OH H2O2 H2O=I :2:7)中清洗2 4min，2#液(HCl H2O2 H20=1:2:7)清洗4 6min，去離子水清洗lOmin，甩干，在BeO材料片的正面濺射Ti層、Cu層，Ti層、Cu層的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，其特征在于，包括以下步驟：（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。

【技術特征摘要】
1.一種提高導熱和過流能力的基板制作方法，其特征在于，包括以下步驟 (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。2.根據權利要求I所述的提高導熱和過流能力的基板制作方法，其特征在于所述準備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50.8mmX50. 8mmXO. 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 土 5nm/300 土 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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：發明
國別省市：