CN103354699A - 多陶瓷层印刷线路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体，并且在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层、高导热陶瓷层和荧光陶瓷层，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层。本发明所述的印刷线路板具有多个功能陶瓷层，能够实现导热、耐高压击穿和提高光效的目的，特别适合应用于光学和电子器件中。

Description

多陶瓷层印刷线路板
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/或电子器件的多陶瓷层印刷线路板。
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。随着光学和/或电子的器件的发展，对它们的性能要求也越来越苛刻，例如需要进一步提高集成电路的集成度，需要提高LED的发光效率等，从而对所述的陶瓷中间层的性能要求也越来越高，例如作为陶瓷中间层不仅需要具有高的导热率、电绝缘率，还需要具有高的电压击穿强度，还需要具有荧光特性；而这些性能要求通过单一的陶瓷功能层往往难以实现，而且研究也表明通过复合陶瓷涂层也难以满足所有的需求，而且复合陶瓷涂层由于各组份的热膨胀系数往往差别较大，反复经历不同温度的循环环境下，产生的内应力可能导致陶瓷层产生裂纹甚至导致破裂失效。
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多陶瓷层印刷线路板。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明所述的多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体，并且在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层、高导热陶瓷层和荧光陶瓷层，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层。
其中，所述荧光陶瓷层为稀土掺杂的陶瓷层，所述荧光陶瓷层的厚度为10-100 um;并且优选为Ce掺杂的YAG层或Eu掺杂的SiN层。
其中，所述高导热陶瓷层的厚度为10-500 um；并且优选为AlN、 AlON或SiN。所述的高导热陶瓷层能够实现横向和径向的热传导，解决光学和/或电子部件的散热问题。
其中，所述耐压陶瓷层的厚度为10-500 um；并且优选为Al2O3、AlON或SiC。所述的耐压陶瓷层能够防止高电压击穿的问题，提高所述结构的安全性和稳定性。
其中，所述荧光陶瓷层、高导热陶瓷层和耐压陶瓷层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、溶胶凝胶法形成或粉末烧结法形成。
 
其中，所述金属基体与所述耐压陶瓷层之间通过钎焊接合。
其中，所述金属电路层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积金属层，并通过干蚀刻得到所述金属电路层。
其中，所述金属电路层也可以通过直接印刷金属浆料并烧结的方式制成。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
（1）本发明所述的多陶瓷层印刷线路板中，所述荧光陶瓷层可以将LED蓝光转化至可见光，从而可以显著提高光效。而通过电弧沉积得到的荧光陶瓷层不仅可以提高光效，而且还同时具有优良的导热性能。
（2）本发明所述的多陶瓷层印刷线路板中，所述的高导热陶瓷层的导热率大于50 W/mK, 能够实现横向和径向的热传导，解决光学和/或电子部件的散热问题。
（3）本发明所述的多陶瓷层印刷线路板中，所述的耐压陶瓷层具有高的耐电压击穿性能，并且其优选通过烧结法形成。
附图说明
     图1 为本发明所述多陶瓷层印刷线路板的结构示意图。
具体实施方式
如附图1所示，本发明所示的多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体10，在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层20、高导热陶瓷层30和荧光陶瓷层40，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层50。所述荧光陶瓷层为稀土掺杂的陶瓷层，所述荧光陶瓷层的厚度为10-100 um；并且所述荧光陶瓷层为Ce掺杂的YAG层或Eu掺杂的SiN层。所述高导热陶瓷层的厚度为10-500 um；并且所述高导热陶瓷层为AlN、 AlON或SiN。所述耐压陶瓷层的厚度为10-500 um；并且所述耐压陶瓷层为Al2O3、AlON或SiC。所述荧光陶瓷层、高导热陶瓷层和耐压陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、溶胶凝胶法形成或粉末烧结法形成。所述金属电路层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积金属层，并通过干蚀刻得到所述金属电路层。
以下将结合具体实施例对本发明所述高导热绝缘金属基印刷电路板做进一步的阐述。
实施例1
本实施例所述的多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体，在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层、高导热陶瓷层和荧光陶瓷层，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层。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；所述的金属电路层是通过沉积的导电金属层通过干法或湿法蚀刻形成的，所述的导电金属通常优选Cu、Ag、Al或它们的合金材料。所述的多陶瓷层印刷线路板中，所述多陶瓷层均可以通过多种公知的涂覆方法形成，例如可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积或溶胶凝胶法形成；并且作为优选地，所述荧光陶瓷层为Ce掺杂的YAG层通过阴极电弧沉积得到，首先利用铈掺杂的钇铝石榴石粉末烧结形成溅射靶材，烧结温度为1350-1500℃，其中铈的掺杂量为3.2-5.0wt%；然后利用该烧结靶作为靶材，使用Ar作为工作气体，并且工作气压为： 2.5 Pa，电弧电流：15A，直流偏压： 250V， 脉冲偏压：500V，脉冲偏压占空比为50%，沉积温度为400℃。
实施例2
本实施例所述的多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体，在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层、高导热陶瓷层和荧光陶瓷层，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层。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；所述的金属电路层是通过沉积的导电金属层通过干法或湿法蚀刻形成的，所述的导电金属通常优选Cu、Ag、Al或它们的合金材料。所述的多陶瓷层印刷线路板中，所述多陶瓷层均可以通过多种公知的涂覆方法形成，例如可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积或溶胶凝胶法形成；其中，当金属基体为铝或铝合金的时候，在所述铝基体与耐压陶瓷层之间沉积有金属过渡层，并且所述金属过渡层为非晶结构的铝过渡层，所述铝过渡层通过溅射沉积制备得到，沉积条件为：使用纯度为99.99%的Ar作为工作气体，流量20sccm，工作真空度为50 Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率10 kW；并同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压幅值 -100V，频率20kHz，占空比为90%，基板沉积温度保持在20℃，沉积厚度为100 nm；在该低温条件下沉积的铝涂层具有非晶结构特征，为非导电结构，而且其导热性良好。所述的Eu掺杂的SiN层通过阴极电弧沉积得到，首先利用铕掺杂的氮化硅粉末烧结形成溅射靶材，烧结温度为1500-1700℃，铕的掺杂量为2.1-3.0wt%；然后利用该烧结靶作为靶材，使用Ar作为工作气体，并且工作气压为： 3.2 Pa，电弧电流：15A，直流偏压： 200V， 脉冲偏压：500V，脉冲偏压占空比为90%，沉积温度为480℃。
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 (10)

1.一种多陶瓷层印刷线路板，包括金属基体，其特征在于在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层、高导热陶瓷层和荧光陶瓷层，并且在所述荧光陶瓷层上形成有金属电路层。
2.根据权利要求1所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述荧光陶瓷层为稀土掺杂的陶瓷层，所述荧光陶瓷层的厚度为10-100 um；并且所述荧光陶瓷层为Ce掺杂的YAG层或Eu掺杂的SiN层。
3.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述高导热陶瓷层的厚度为10-500 um；并且所述高导热陶瓷层为AlN、 AlON或SiN。
4.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述耐压陶瓷层的厚度为10-500 um；并且所述耐压陶瓷层为Al2O3、AlON或SiC。
5.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述荧光陶瓷层、高导热陶瓷层和耐压陶瓷层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积、溶胶凝胶法形成或粉末烧结法形成。
6.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述金属基体与所述耐压陶瓷层之间通过钎焊接合。
7.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述金属电路层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积金属层，并通过干蚀刻得到所述金属电路层。
8.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述金属电路层通过直接印刷金属浆料并烧结的方式制成。
9.根据权利要求2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于所述荧光陶瓷层为Ce掺杂的YAG层通过阴极电弧沉积得到，首先利用铈掺杂的钇铝石榴石粉末烧结形成溅射靶材，烧结温度为1350-1500℃，其中铈的掺杂量为3.2-5.0wt%；然后利用该烧结靶作为靶材，使用Ar作为工作气体，并且工作气压为： 2.5 Pa，电弧电流：15A，直流偏压： 250V， 脉冲偏压：500V，脉冲偏压占空比为50%，沉积温度为400℃；所述的Eu掺杂的SiN层通过阴极电弧沉积得到，首先利用铕掺杂的氮化硅粉末烧结形成溅射靶材，烧结温度为1500-1700℃，铕的掺杂量为2.1-3.0wt%；然后利用该烧结靶作为靶材，使用Ar作为工作气体，并且工作气压为： 3.2 Pa，电弧电流：15A，直流偏压： 200V， 脉冲偏压：500V，脉冲偏压占空比为90%，沉积温度为480℃。
10.根据权利要求1或2所述的多陶瓷层印刷线路板，其特征在于金属基体与耐压陶瓷层之间具有金属过渡层，所述金属过渡层的厚度为10-100 nm。
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