CN103354219A

CN103354219A - 用于光学和电子器件的图案化功能结构基板

Info

Publication number: CN103354219A
Application number: CN201310238524XA
Authority: CN
Inventors: 高鞠
Original assignee: SUZHOU JINGPIN OPTICAL-ELECTRONICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Yunyin Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN103354219B

Abstract

本发明涉及用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，包括金属基体和功能陶瓷层，在所述金属基体与功能陶瓷层之间具有活性钎焊合金层；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座上形成金属电路。本发明所述的用于光学和电子器件的图案化功能结构，具有更大尺寸的金属基板，并且可以容纳多个光学和/或电子器件，而且所述的多个光学和/或电子器件之间具有良好的电隔离和热隔离。

Description

用于光学和电子器件的图案化功能结构基板

技术领域

本发明属于电子技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于光学和电子器件的图案化功能结构基板。

背景技术

用于光学和/或电子的器件，如集成电路或者激光二极管均需要利用热传导材料来进行传热。为此需要采用金属基体，如铜基体，并且在所述光学和/或电子的器件与金属基体之间经常需要电隔离。而有些陶瓷材料具有较高的热传导效率并且对电是绝缘的。为此经常在光学和/或电子的器件与金属基体之间使用高导热的陶瓷材料作为用于提供电隔离而又仍然维持热传导性的中间材料。为了提供从光学和/或电子的器件向金属基体的高效传热，在陶瓷与金属基体之间提供良好的热界面是必需的。

而且在越来越多的应用中，需要将多个光学和/或电子器件耦合到具有电隔离和导热的功能结构中。而为了容纳多个光学和/或电子器件，需要使用更大尺寸的基体材料，例如需要使用更大的金属基体以及陶瓷板。然而如果将所述多个光学和/或电子器件耦合到单一界面的陶瓷组件上的时候，则各耦合的光学和/或电子器件之间将会导致热传递困难，而且可能会导致电性传导而发生短路。为此，需要在多个光学和/或电子器件之间提供电隔离和热隔离。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于光学和电子器件的图案化功能结构基板。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述的用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，包括金属基体和功能陶瓷层，在所述金属基体与功能陶瓷层之间具有活性钎焊合金层；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座在所述功能陶瓷层上形成金属电路。

其中，所述功能陶瓷层的厚度为10-500 um；所述功能陶瓷层选自氧化硅，氧化铝，氧化锆，氧化钛，氧化锌，钇铝石榴石，氮化铝，氮化硼，氮化硅和碳化硅中的一种或几种。更进一步地，所述功能陶瓷层优选为AlN或AlON，所述功能陶瓷层能够实现热传导和转移，此外还具有优异的耐压性能。

其中，所述功能陶瓷层通过粉末烧结法制备得到。

其中，所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt%的Ag、0.8-1.0 wt%的In、2.1-2.5 wt%的Ti、1.2-1.5 wt%的Si、5.2-7.2 wt%的Sn、2.7-3.2 wt%的Al、0.65-0.95wt%的Mn、1.8-2.1wt%的Ni、0.5-0.7wt%的Ce、0.1-0.2wt%的B和余量的Cu。

其中，所述活性钎焊使用的钎料通过水雾法制备得到，其制备方法包括以下步骤：（1）将上述配比的金属粉末原料混合并加热熔化形成合金液，利用压力≥40MPa的雾化水对所述合金液进行冷却粉碎处理，形成合金粉末；（2）对所述合金粉末进行干燥和还原退火处理得到所述的钎料，其中还原退火气氛采用氢气退火，退火温度为250-300℃，退火时间为20-30分钟，还原退火后所述稀土预合金粉末中氧含量<2500 ppm。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

（1）本发明所述的用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，具有更大尺寸的金属基板，并且可以容纳多个光学和/或电子器件，而且所述的多个光学和/或电子器件之间具有良好的电隔离和热隔离。

（2）本发明所述的用于光学和电子器件的图案化功能结构基板中，所述的高导热陶瓷层的导热率大于50 W/mK, 能够实现径向有效的热传导和转移，解决光学和/或电子部件的散热问题；而且还具有高的耐电压击穿性能。

附图说明

图1 为本发明所述用于光学和电子器件的图案化功能结构基板的示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明所述的用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，包括金属基体10和功能陶瓷层30，在所述金属基体10与功能陶瓷层30之间具有活性钎焊合金层20；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座40；并且在所述隔离基座在所述功能陶瓷层上形成金属电路（图中未示出）。所述功能陶瓷层的厚度为10-500 um；所述功能陶瓷层选自氧化硅，氧化铝，氧化锆，氧化钛，氧化锌，钇铝石榴石，氮化铝，氮化硼，氮化硅和碳化硅中的一种或几种；并且优选为AlN或Al₂O₃。所述功能陶瓷层通过粉末烧结法形成。其中，所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt%的Ag、0.8-1.0 wt%的In、2.1-2.5 wt%的Ti、1.2-1.5 wt%的Si、5.2-7.2 wt%的Sn、2.7-3.2 wt%的Al、0.65-0.95wt%的Mn、1.8-2.1wt%的Ni、0.5-0.7wt%的Ce、0.1-0.2wt%的B和余量的Cu。而所述活性钎焊使用的钎料通过水雾法制备得到，其制备方法包括以下步骤：（1）将上述配比的金属粉末原料混合并加热熔化形成合金液，利用压力≥40MPa的雾化水对所述合金液进行冷却粉碎处理，形成合金粉末；（2）对所述合金粉末进行干燥和还原退火处理得到所述的钎料，其中还原退火气氛采用氢气退火，退火温度为250-300℃，退火时间为20-30分钟，还原退火后所述稀土预合金粉末中氧含量<2500 ppm。在本发明中，所述的钎料改变以往配方由单质粉料混合钎焊后焊接曾均匀性差，成分易偏折，钎焊温度较高，质量稳定性差的等诸多缺点，提高了钎焊层与金属基体以及陶瓷层之间的浸润性，并且提高了钎焊层冶金接合的可靠性。

实施例1

本实施例所述用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，包括金属基体和功能陶瓷层，在所述金属基体与功能陶瓷层之间具有活性钎焊合金层；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座在所述功能陶瓷层上形成金属电路。所述的金属基体可以是Al、Cu、Ag和Ni等金属基体或者它们的合金基体；所述AlN功能陶瓷层通过粉末烧结法形成。其中所述活性钎焊采用上述水雾法制备得到，而使用的钎料中含有0.8wt%的Ag、1.0 wt%的In、2.1 wt%的Ti、1.2 wt%的Si、5.2wt%的Sn、3.2 wt%的Al、0.95wt%的Mn、1.8wt%的Ni、0.5wt%的Ce、0.1wt%的B和余量的Cu。本实施例所述的结构可以用于诸如LED等的光学器件或者线路板等电子器件，并且可以在单个的金属基板上密集布设多个光学和/或电子器件，而不必担心所述多个光学和/或电子器件之间的热传导和电传导。

实施例2

本实施例所述用于光学和电子器件的图案化功能结构基板，包括金属基体和功能陶瓷层，在所述金属基体与功能陶瓷层之间具有活性钎焊合金层；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座在所述功能陶瓷层上形成金属电路。所述的金属基体可以是Al、Cu、Ag和Ni等金属基体或者它们的合金基体；所述Al₂O₃功能陶瓷层通过粉末烧结法形成。并且所述活性钎焊采用上述水雾法制备得到，而使用的钎料中含有0.5wt%的Ag、0.8 wt%的In、2.1 wt%的Ti、1.5 wt%的Si、7.2 wt%的Sn、2.7 wt%的Al、0.65wt%的Mn、1.8wt%的Ni、0.5wt%的Ce、0.1wt%的B和余量的Cu。本实施例所述的结构可以用于诸如LED等的光学器件或者线路板等电子器件，并且可以在单个的金属基板上密集布设多个光学和/或电子器件，而不必担心所述多个光学和/或电子器件之间的热传导和电传导。

对于本领域的普通技术人员而言，应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内，可以采用等同替换或等效变换形式实施上述实施例。本发明的保护范围并不限于具体实施方式部分的具体实施例，只要没有脱离发明实质的实施方式，均应理解为落在了本发明要求的保护范围之内。

Claims

1.一种光学和电子器件的图案化功能结构基板，其特征在于包括金属基体和功能陶瓷层，在所述金属基体与功能陶瓷层之间具有活性钎焊合金层；并且通过掩模对所述功能陶瓷层以及活性钎焊合金层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座在所述功能陶瓷层上形成金属电路。

2.根据权利要求1所述的光学和电子器件的图案化功能结构基板，其特征在于所述功能陶瓷层的厚度为10-500 um；所述功能陶瓷层选自氧化硅，氧化铝，氧化锆，氧化钛，氧化锌，钇铝石榴石，氮化铝，氮化硼，氮化硅和碳化硅中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的光学和电子器件的图案化功能结构基板，其特征在于所述功能陶瓷层为AlN或Al₂O₃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光学和电子器件的图案化功能结构基板，其特征在于所述功能陶瓷层通过粉末烧结法制备得到。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光学和电子器件的图案化功能结构基板，其特征在于所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt%的Ag、0.8-1.0 wt%的In、2.1-2.5 wt%的Ti、1.2-1.5 wt%的Si、5.2-7.2 wt%的Sn、2.7-3.2 wt%的Al、0.65-0.95wt%的Mn、1.8-2.1wt%的Ni、0.5-0.7wt%的Ce、0.1-0.2wt%的B和余量的Cu。