CN103354220B - 用于光学和电子器件的图案化结构基板 - Google Patents

用于光学和电子器件的图案化结构基板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于光学和电子器件的图案化结构基板，包括金属基体，在所述金属基体上形成有过渡层，在所述过渡层上形成有功能陶瓷层，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡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层。本发明所述的用于光学和电子器件的图案化结构，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结构基板，包括金属基体，在所述金属基体上形成有过渡层，在所述过渡层上形成有功能陶瓷层，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；且在所述隔离基座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10-500um；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横向和径向的热传导，此外还具有优异的耐压性能。
其中，所述功能陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。优选通过电弧沉积法制备得到所述功能陶瓷层。
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结构基板中，所述的高导热陶瓷层的导热率大于50W/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结构基板的示意图。
图2为实施例3所述用于光学和电子器件的图案化结构基板的示意图。
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结构基板，包括金属基体10，在所述金属基体上形成有过渡层20，在所述过渡层上形成有功能陶瓷层30，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座40；且在所述隔离基座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10-500um；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AlON；所述功能陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。优选通过电弧沉积法制备得到所述功能陶瓷层。
实施例1
本实施例所述用于光学和电子器件的图案化结构基板，包括铝或铝合金基体，在所述铝或铝合金基体上形成有铝过渡层，在所述铝过渡层上形成有AlON功能陶瓷层，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；且在所述隔离基座功能陶瓷层上形成金属电路（图中未示出）。其中所述过渡层的步骤采用以下工艺：抽真空度至5.0×10-4Pa，向真空镀膜室内通入纯度为99.99%的Ar，流量20sccm，并保持真空镀膜室内的工作真空度为50Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率10kW；同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压50V，频率20kHz，占空比90%来代替，基板沉积温度保持在20℃，沉积时间2分钟，沉积厚度为200nm；所述过渡层为非导电结构，而且导热性良好，采用该过渡层不仅能够使得所述基体与所述功能陶瓷涂层之间具有良好的粘结性，而且还能进一步提高所述体系的导热性和耐压性。而所述AlON功能陶瓷涂层的步骤采用以下工艺，其反应体系为AlCl3-NH3-H2O-O2-H2，反应温度为350-420℃，工作压力为1000-1500Pa,其中AlCl3的流量为50ml/min,NH3的流量为15-35ml/min,H2O的流量为5-20ml/min，O2的流量为5-10ml/min，H2的流量为500ml/min，薄膜厚度为200μm。通过该实施例得到的结构的耐击穿电压大于5.0kV,所述陶瓷涂层的导热率大于100W/mK。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结构基板，包括铜或铜合金基体，在所述铜或铜合金基体上形成有铜过渡层，在所述铜过渡层上形成有AlN功能陶瓷层，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；且在所述隔离基座功能陶瓷层上形成金属电路（图中未示出）。其中所述过渡层的步骤采用以下工艺：抽真空度至5.0×10-4Pa，向真空镀膜室内通入纯度为99.99%的Ar，流量20sccm，并保持真空镀膜室内的工作真空度为50Pa，开启一对带有铜靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率8kW；同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压30V，频率20kHz，占空比为90%，基板沉积温度保持在30℃，沉积时间2分钟，沉积厚度为100nm；所述过渡层为非导电结构，而且导热性良好，采用该过渡层不仅能够使得所述基体与所述功能陶瓷涂层之间具有良好的粘结性，而且还能进一步提高所述体系的导热性和耐压性。而所述AlN功能陶瓷涂层的步骤采用以下工艺，其反应体系为AlCl3-NH3-N2-H2，反应温度为420-450℃，工作压力为1200-1500Pa,其中AlCl3的流量为50ml/min,NH3的流量为15-35ml/min,N2的流量为15-25ml/min，H2的流量为500ml/min，薄膜厚度为200μm。通过该实施例得到的结构的耐击穿电压大于5.0kV,所述陶瓷涂层的导热率大于150W/mK。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3
本实施例所述用于光学和电子器件的图案化结构基板，包括铝或铝合金基体10，在所述铝或铝合金基体上形成有铝过渡层20，在所述铝过渡层上形成有AlON功能陶瓷层30；然后对所述功能陶瓷层的上表面进行活化处理，例如施加含钯的活化液，活化后再利用常规的化学镀处理形成镍磷化学镀层40，然后通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座50，在所述的功能陶瓷层30进行镍磷化学镀层40金属化，可以改进陶瓷层与其上金属导电层的粘结性。
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)

1.一种用于光学和电子器件的图案化结构基板，包括金属基体，在所述金属基体上形成有过渡层，在所述过渡层上形成有功能陶瓷层，并通过掩模对所述功能陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；且在所述隔离基座上形成金属电路；所述过渡层的步骤采用以下工艺：抽真空度至5.0×10-4Pa，向真空镀膜室内通入纯度为99.99％的Ar，流量20sccm，并保持真空镀膜室内的工作真空度为50Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率10kW；同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压50V，频率20kHz，占空比90％来代替，基板沉积温度保持在20℃，沉积时间2分钟，沉积厚度为200nm；所述功能陶瓷层为AlON；并且所述AlON功能陶瓷涂层的步骤采用以下工艺，其反应体系为AlCl3-NH3-H2O-O2-H2，反应温度为350-420℃，工作压力为1000-1500Pa,其中AlCl3的流量为50ml/min,NH3的流量为15-35ml/min,H2O的流量为5-20ml/min，O2的流量为5-10ml/min，H2的流量为500ml/min，薄膜厚度为200μm。
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