CN110459668B - 一种大功率led散热基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率LED散热基板的制备方法，属于LED技术领域，包括以下步骤：S1：将陶瓷基板做前处理清洁；S2：将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层；S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。本发明的大功率LED散热基板表现出良好的综合性能：粘附层结合强度在16.52MPa以上，结晶温度在40℃以下，热阻为0.16K/W以下，粘附层表面致密，与金属铜和陶瓷基板之间结合力强，基板结晶温度和热阻低，散热效果好。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种大功率LED散热基板的制备方法。
背景技术
LED（light emitting diode，发光二极管）以其稳定性高、寿命长、节能环保等其他光源所不具备的优点而备受青睐，被公认为是21世纪的绿色光源。作为绿色照明的典型代表，LED 具有其它光源所无法比拟的优势：耗电量低，绿色环保，不含汞、铅等有毒物质；安全可靠，低压直流供电，工作温度小于 80℃，固态冷光源，不易破损，耐冲击；使用寿命长，合适的电流电压下，LED 寿命可达 10万小时，是荧光灯的 10 倍，白炽灯的 100 倍；高效转化，低热量；显示性好，光线柔和，显色指数大于 80，无紫外辐射，恒流，无闪烁；坚固耐用，LED 被封装在环氧树脂里面，得到了很好的保护，不易损坏。随着 LED 性能、可靠性的大幅度提升，市场领域随之迅速扩大，目前广泛应用于显示屏、交通信号灯、背光源、汽车电子、照明领域等。
LED 的核心是发光芯片，芯片可直接将电能转换为光能。在 LED工作时，只有10%-20%电能转换成了光能，剩下 80%-90%均转换成热能，由于 LED 体积小，LED 发热功率高，pn 结温度迅速升高。过高的结温将严重影响LED发光，光强、光效等光学性能，同时芯片的寿命会随着结温的升高而降低。因此，芯片的散热能力决定着芯片的稳定性与可靠性。材料选择主要包括基板材料以及热界面材料的选择。常见的基板材料有 FR4、金属（铝、铜等）、陶瓷（氧化铝、氮化铝等）等。其中，FR4 基板工艺成熟，价格低廉，但是其热导率低（0.23W/m·k），且与芯片的热膨胀系数不匹配，易产生应力；金属的热导率虽然高，但是金属的热膨胀系数与芯片非常不匹配，易产生应力；复合材料热导率高，热膨胀系数与芯片匹配，但是成本较高，目前难以推广；陶瓷材料热导率高，热膨胀系数与芯片匹配，绝缘性好，机械性能稳定，是很有前景的基板材料。在对陶瓷基板镀金属层之前，若不对陶瓷基板进行处理，金属层和陶瓷基板之间的结合度低，影响LED基板的可靠性。
公开号为CN105679684A的专利文献公开了一种DPC工艺用镜面氮化铝陶瓷基板的高活性预处理方法，具体步骤为：一、配制活化液；二、镜面氮化铝陶瓷基板表面除油处理，在除油溶液中浸泡15~300min后，用纯水冲洗干净；三、镜面氮化铝陶瓷基板表面除蜡处理，在除蜡水中浸泡15~300min；四、镜面氮化铝陶瓷基板表面活化接枝；五、用去离子水冲净镜面氮化铝基板表面，冷风吹干镜面氮化铝陶瓷基板上的水后，置于烘箱中烘烤30~180min，自然冷却后得到高活性的镜面氮化铝陶瓷基板。该发明有效降低了镜面氮化铝陶瓷基板DPC工艺中前处理时对镜面氮化铝表面的损伤，在氮化铝陶瓷基板表面形成一层超薄的高活性膜层，对金属元素具有强浸润作用和附着能力，但是与陶瓷基板之间的结合强度不高，影响金属电镀效果。
公开号为CN102339758A的专利文献公开了一种低温键合制备铜-陶瓷基板的方法。首先将铜合金片选择性腐蚀得到含多孔纳米结构的铜片，然后在一定的温度、压力和保护气氛作用下，将铜片热压键合到沉积有金属薄膜的陶瓷片上，得到单面或双面含铜层的铜-陶瓷基板，最后通过图形腐蚀工艺制备出含金属线路的金属化陶瓷基板。该方法将陶瓷基表面仅仅用丙酮清洗，含有较多的杂质，影响薄膜与陶瓷基板之间的结合效果，制备的陶瓷基板散热效果差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种大功率LED散热基板的制备方法，基板表现出良好的综合性能，粘附层表面致密，与金属铜和陶瓷基板之间结合力强，基板结晶温度和热阻低，散热效果好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
进一步的，所述步骤S1中，清洁的方法是：将陶瓷基板用盐酸溶液浸泡5-10min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗3-8min后，用氩气吹干，置于90-100℃的烘干设备中烘干后，在50-60℃的条件下保存。
进一步的，所述盐酸溶液的质量分数为55-60%。
进一步的，所述超声清洗的频率为30-40KHz，温度为50-80℃。
进一步的，所述氩气的压力为0.3Mpa
进一步的，所述步骤S2中，溅射粘附层的方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.5-1.2Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到200-400℃后，打开射频电源，进行溅射。
进一步的，所述溅射功率为200-270w。
在全球能源日益紧缺的背景下，如何节约能源和开发新能源成为世界各国当前，乃至未来很长时间都要考虑的重要问题。在过去的几十年里，白炽灯、萤光灯等被人们普遍使用，但是这些照明光源具有使用寿命短、耗能量大、不环保等缺陷。LED利用半导体芯片作为发光材料，具有寿命长，低耗能，发光方向性强等优点，深受人们的青睐。LED的核心是发光芯片，芯片可直接将电能转换为光能。在 LED工作时，只有10%-20%电能转换成了光能，剩下80%-90%均转换成热能，如果芯片的热量不能散出去，就会使影响出光效率，缩短使用寿命。因此，本领域的技术人员大多致力于LED散热性能的研究，如基板材料、镀层工艺的研究等。例如，谭敦强.陈强.刘阳.陆德平.陆磊.功率型LED散热基板制备研究[J].江西科学.2013,31,2:204-209，采用电解抛光预处理技术和AlCl3+LiAlH4四氢呋喃-苯有机溶剂在复合基板上获得高质量的镀层，具备优异的绝缘性能和散热性能。故对镀层的前序工艺研究的很少，而且现有技术镀层的常规方法是在基板上直接电镀或溅射金属层，不会想到在镀金属层之前先在基板上溅射一层金属粘附层。本领域的技术人员认为，首先，粘附层也是金属层，同样是溅射，不管是溅射一层金属层，还是两层金属层，都是金属层与基板直接接触，对附着性能没有提高；其次，再溅射一层，增加工艺流程，费时费力，生产成本也增大。如授权公告号为CN102447052B的专利，公开了一种LED散热基板及其制备方法，该方法将经过温和等离子体表面处理的LED晶圆或基板散热层放入低温水平磁控溅镀机真空溅镀或者真空蒸镀纳米级金属复合材料薄膜。没有对基板表面进行处理，直接溅镀，镀层和基板之间的粘结性不太好。而本申请的发明人打破常规思维，认为金属层和基板之间一定能够找到一种金属物质，来提高二者之间的粘结性能，并通过多年研究和无数次试验，终于找到了金属物质钛，增强二者之间的粘结力，并对基板结晶温度和热阻低测试，得出的技术效果更优。
另外，对于溅射前基板的处理方式一般会对基板清洗，清洗后进行晾干或烘干后进行溅射。例如，公开号为CN108174524A的专利文献公开了一种DPC陶瓷线路板及其制备方法，对基板清洗后进行镀层，清洗后的基板直接接触空气，表面易氧化，不能保证基板表面的洁净度。本领域的技术人员一般认为清洗后的基板就非常干净了，或者晾干，或者烘干，就可以了，却忽略了空气中的氧气和杂质，潮湿的基板在空气中表面很容易氧化和沾染灰尘，影响溅射效果。本申请的发明人经过多次思考，探究和试验，最终采用氩气吹干，不放过任何一个对本申请造成影响的小因素，达到最优的溅射效果。
本发明的有益效果是：本发明先将陶瓷基板做前处理清洁，利用真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀金属层铜，接着以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
其中，清洁方法，用盐酸溶液浸泡陶瓷基板，用于除去陶瓷基板因暴露在空气中表面产生的氧化层，丙酮超声清洗，去除陶瓷基板表面的油脂和粉尘杂质；乙醇用于去除残余的丙酮，去离子水用于除去残余的乙醇。用氩气吹干后，烘干，保持陶瓷基板表面的洁净度，防止表面污渍对后序工艺造成影响。限定超声清洗的频率为30-40KHz，温度为50-80℃，即降低噪音的影响，保证清洗的洁净度，又不损伤陶瓷基板的表面。
一般常用Cr、Ni、Ti等金属作为粘附层， Ni为磁性材料，在溅射时不易起辉，Ni原子难以沉积到陶瓷基板上；Cr作为粘附层时，到了后期难以被刻蚀掉，不宜作为粘附层材料；钛在溅射时易起辉，溅射工艺可顺利进行。同时，由于钛/铜异种金属连接强度高，可增强金属铜与陶瓷基板的结合力。故本发明采用钛膜，其与基板的结合强度决定了LED的可靠性。钛原子在基板表面逐渐形成连续薄膜，膜层均匀致密。
本发明限定基板温度为200-400℃，沉积在陶瓷基板表面的粒子得到充分的扩散，大晶粒会吞噬小晶粒，晶体尺寸增加，钛膜变得更加致密，增强钛薄膜与陶瓷基板的结合强度，而且高温还可以对基板进行清洗，有利于去除基板表面的杂质及氧化层，使结合界面更加清洁。本发明限定溅射功率为200-270w，钛粒子能量大，晶体间发生迁移，生长较好的晶体会吞噬较小晶体或者生长方向不利的晶体，薄膜结构致密。本发明限定腔体内部气压保持在0.5-1.2Pa，腔体内氩原子增多，粒子间撞击几率增加，原子或粒子的自由路径减小，钛粒子的能量增加，有利于沉积到基板上的钛颗粒的生长与迁移，从而得到更大的颗粒，薄膜间隙较小，膜层致密。
本发明大功率LED散热基板表现出良好的综合性能：粘附层结合强度在16.52MPa以上，结晶温度在40℃以下，热阻为0.16K/W以下，粘附层表面致密，与金属铜和陶瓷基板之间结合力强，基板结晶温度和热阻低，散热效果好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为55-60%的盐酸溶液浸泡5-10min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗3-8min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于90-100℃的烘干设备中烘干后，在50-60℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为30-40KHz，温度为50-80℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.5-1.2Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到200-400℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为200-270w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例1
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为55%的盐酸溶液浸泡10min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗3min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于90℃的烘干设备中烘干后，在50℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为30KHz，温度为50℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.5Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到200℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为200w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例2
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为56%的盐酸溶液浸泡9min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗4min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于90℃的烘干设备中烘干后，在50℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为30KHz，温度为55℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.6Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到230℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为210w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例3
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为57%的盐酸溶液浸泡8min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗5min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于92℃的烘干设备中烘干后，在52℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为35KHz，温度为60℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.7Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到250℃后，打开射频电源，进行溅射，所述溅射功率为220w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例4
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为57%的盐酸溶液浸泡8min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗5min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于95℃的烘干设备中烘干后，在55℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为35KHz，温度为65℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.8Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到280℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为230w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例5
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为58%的盐酸溶液浸泡7min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗6min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于95℃的烘干设备中烘干后，在55℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为35KHz，温度为65℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.9Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到300℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为240w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例6
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为58%的盐酸溶液浸泡7min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗6min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于98℃的烘干设备中烘干后，在58℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为35KHz，温度为70℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在1Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到350℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为250w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例7
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为59%的盐酸溶液浸泡6min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗7min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于100℃的烘干设备中烘干后，在60℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为40KHz，温度为75℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在1.1Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到380℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为260w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
实施例8
本实施例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁，方法是：将陶瓷基板用质量分数为60%的盐酸溶液浸泡5min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗8min后，用0.3Mpa的氩气吹干，置于100℃的烘干设备中烘干后，在60℃的条件下保存，所述超声清洗的频率为40KHz，温度为80℃；
S2： 将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层，方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在1.2Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到400℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为270w；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
本发明实施例1-8中，陶瓷基板为氧化铝陶瓷基板，厚度0.38mm，溅射的金属层为铜，采用电镀增厚铜层厚度。
所述步骤S4中，曝光和显影方法是：将陶瓷基板利用黄光微影的制程定义出将要刻蚀的区域，利用旋转涂布机上正光阻，分为两阶段，第一阶段转速为800rpm，时间为15秒，第二阶段转速为600rpm，时间为45秒，接着在80℃下软烤 2min，然后曝光，使用波长为365nm 的深紫外光曝光15秒；之后显影 2min，使定义的图形能显现出来，接着用去离子水超声清洗10分钟，超声35KHz，40℃，将残余的显影液清洗干净后，用氩气吹干后， 120 C下硬烤5min。
所述步骤S4中，蚀刻的方法是：黄光微影定义出将要刻蚀的区域后，利用刻蚀液刻蚀金属层，时间为10min，之后去除定义区域的光阻，刻蚀之前先测量一次金属层厚度，刻蚀完成后，将陶瓷基板置入刻蚀液用超声波震荡5min，超声35KHz，40℃，再测量一次刻蚀的深度，深度为0.3μm 至0.5μm，然后将陶瓷基板置于退火炉中600℃退火30min。
其中，利用旋转涂布机上正光阻，分为两阶段，第一阶段是要将光阻均匀的涂布在陶瓷基板上，第二阶段是为了控制光阻厚度。软烤目的是驱除光阻层溶剂含量，以及增加光阻层对晶片的附着力。硬烤目的是为了除去剩余的溶剂，增强附着力，增加对酸的抗力，以及减少针孔，使边缘平滑。退火目的是为了降低金属层的接触电阻值。
对比例1
本对比例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，与实施例1的不同之处在于：清洁时，未用盐酸溶液浸泡和氩气吹干，而是在烘箱中80℃烘干。
对比例2
本对比例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，与实施例1的不同之处在于：溅射过程中，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.2Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到100℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为50w。
对比例3
本对比例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，与实施例1的不同之处在于：溅射过程中，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在1.5Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到500℃后，打开射频电源，进行溅射，溅射功率为300w。
对比例4
本对比例提供一种大功率LED散热基板的制备方法，与实施例1的不同之处在于：曝光和显影过程中未进行软考和硬烤，蚀刻过程中未进行退火。
测试方法
将实施例1-8及对比例1-4的大功率LED散热基板进行性能测试。
采用一般单轴拉伸法来测量钛膜与陶瓷基板的结合力，薄膜与陶瓷基板的结合强度P=F/S，将基板的金属面与陶瓷面分别粘在夹具上，将夹具装夹在万能材料试验机上，移动端由电机提供动力，固定端装有力传感器来记录拉力大小，记录钛膜和基板脱离的强度。每组样品进行5次拉伸实验,取平均值。结晶温度和热阻测试按照EIA/JEDEC JESD 51-51标准执行，氧化铝陶瓷基板厚度0.38mm，长度和宽度均为10mm。
表1 实施例1-8及对比例1-4大功率LED散热基板测试结果
结合表1，对本发明实施例1-8及对比例1-4大功率LED散热基板的性能进行测试，可以看出，实施例1-8大功率LED散热基板表现出良好的综合性能：粘附层结合强度在16.52MPa以上，结晶温度在40℃以下，热阻为0.16K/W以下，粘附层表面致密，与金属铜和陶瓷基板之间结合力强，基板结晶温度和热阻低，散热效果好。对比例1清洁时，未用盐酸溶液浸泡和氩气吹干，粘附层结合强度有所下降，说明用盐酸溶液浸泡陶瓷基板，能够除去陶瓷基板因暴露在空气中表面产生的氧化层，提高结合强度。对比例2溅射过程中，降低气压、温度及溅射功率，粘附层结合强度下降明显。真空度较低时，溅射腔体内氩原子较少，导致沉积到基板上的钛原子较少，钛颗粒生长不充分，颗粒间不够致密。温度降低，钛膜由于二次扩散几率低，成核位置多，易形成细小的晶体，与基板结合强度不高，易与基板脱落。溅射功率较小时，氩等离子体所获得的能量较小，轰击钛靶材时产生的钛原子能量小，甚至不足以将钛原子从靶材中轰击出来，只有少量的钛原子附着在陶瓷基板表面，晶体间不易发生相互吞噬，导致薄膜产生缺陷，不致密。对比例3溅射过程中，增加气压、温度及溅射功率，粘附层结合强度下降明显。真空度过高，溅射腔体内氩原子增多，氩等离子体之间的碰撞次数增加，致使钛原子能量不足，钛薄膜质量较差。温度过高，钛与溅射腔体内残余的 O2反应生成TiOx，导致界面出现杂质，影响结合强度。功率过大时，轰击粒子的能量太高，轰击靶材时，产生的钛原子能量过高，会轰击基板上的钛薄膜，使陶瓷基板上的钛薄膜发生二次溅射，导致表面出现缺陷，致密度下降。对比例4曝光和显影过程中未进行软考和硬烤，蚀刻过程中未进行退火，基板的结晶温度和热阻最大，说明本发明的曝光、显影及蚀刻工艺步骤，能够降低基板的结晶温度和热阻，增强散热效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种大功率LED散热基板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将陶瓷基板做前处理清洁；
S2：将清洁后的陶瓷基板上溅射粘附层；
S3：利用真空镀膜方式于溅射粘附层后的陶瓷基板上溅镀金属层；
S4：以黄光微影的光阻被覆曝光，显影，蚀刻，去膜制程完成线路制作；
S5：以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作；
所述步骤S1中，清洁的方法是：将陶瓷基板用盐酸溶液浸泡5-10min后，然后依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别超声清洗3-8min后，用氩气吹干，置于90-100℃的烘干设备中烘干后，在50-60℃的条件下保存；
所述步骤S2中，溅射粘附层的方法为：将清洁过的陶瓷基板装夹在磁控溅射腔的夹具上，将Ti靶放置于射频靶位上，对溅射腔进行抽真空，先开启机械泵将腔室内气压抽到8Pa以下，再开启分子泵将气压抽到5×10-3Pa，通入氩气，通过气体流量计的控制使腔体内部气压保持在0.5-1.2Pa，开启加热系统，将陶瓷基板加热到200-400℃后，打开射频电源，进行溅射，所述溅射功率为200-270w；
所述步骤S4中，曝光和显影方法是：将陶瓷基板利用黄光微影的制程定义出将要刻蚀的区域，利用旋转涂布机上正光阻，分为两阶段，第一阶段转速为800rpm，时间为15秒，第二阶段转速为600rpm，时间为45秒，接着在80℃下软烤 2min，然后曝光，使用波长为 365nm的深紫外光曝光15秒；之后显影 2min，使定义的图形能显现出来，接着用去离子水超声清洗10分钟，超声35KHz，40℃，将残余的显影液清洗干净后，用氩气吹干后， 120 ℃ 下硬烤5min；
所述步骤S4中，蚀刻的方法是：黄光微影定义出将要刻蚀的区域后，利用刻蚀液刻蚀金属层，时间为10min，之后去除定义区域的光阻，刻蚀之前先测量一次金属层厚度，刻蚀完成后，将陶瓷基板置入刻蚀液用超声波震荡5min，超声35KHz，40℃，再测量一次刻蚀的深度，深度为0.3μm 至0.5μm，然后将陶瓷基板置于退火炉中600℃退火30min。
2.如权利要求1所述一种大功率LED散热基板的制备方法，其特征在于：所述盐酸溶液的质量分数为55-60%。
3.如权利要求1所述一种大功率LED散热基板的制备方法，其特征在于：所述超声清洗的频率为30-40KHz，温度为50-80℃。
4.如权利要求1所述一种大功率LED散热基板的制备方法，其特征在于：所述氩气的压力为0.3Mpa。
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