CN116496098A - 双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 - Google Patents
双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116496098A CN116496098A CN202210052397.3A CN202210052397A CN116496098A CN 116496098 A CN116496098 A CN 116496098A CN 202210052397 A CN202210052397 A CN 202210052397A CN 116496098 A CN116496098 A CN 116496098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- etching groove
- half etching
- area
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 136
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 158
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005237 degreasing agent Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000013527 degreasing agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/025—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions acidic pickling pastes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/10—Other heavy metals
- C23G1/103—Other heavy metals copper or alloys of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/12—Light metals
- C23G1/125—Light metals aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明涉及一种双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法，该陶瓷基板包括陶瓷片以及分别设置在该陶瓷片正面及背面的正面金属层和背面金属层。正面金属层蚀刻有蚀刻槽和正面图形区；背面金属层蚀刻有半蚀刻槽以及背面图形区，半蚀刻槽形状为蜂窝状或网格状，所述半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为5％‑40％，深度为金属面的40％‑70％，蚀刻槽的宽度为0.4mm‑5mm。制备方法包括陶瓷片覆接金属，表面除油剂微蚀刻处理，贴膜、曝光、显影，以及金属层及焊料层蚀刻。贴膜、曝光、显影中，将有机干膜双面贴在覆铜板上，使用精细化斑点图形设计的菲林进行对位曝光从而在正面曝光出产品图形，在背面曝光出功能性半蚀刻槽，曝光后显影实现半蚀刻槽一次制备。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷基板制备技术领域，具体涉及一种双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法。
背景技术
小型化的高压大功率模块是半导体器件重要发展方向之一，在半导体器件设计中，随着尺寸减小，芯片功率密度急剧增加，对模块散热封装可靠性提出了新的要求。陶瓷覆铜基板是电力电子领域功率模块最为优良的封装材料，因陶瓷覆铜板高导热的特性，可以将芯片的热量快速散发到外界，一般用作芯片的衬板。
陶瓷覆铜基板是在陶瓷表面金属化的一种基板，按工艺可以分为DBC(直接键合覆铜陶瓷基板)，AMB(活性金属钎焊陶瓷基板)，DPC(直接电镀覆铜陶瓷基板)，DBA(陶瓷覆铝基板)等。陶瓷覆铜基板具有较好的耐高温性能、电学特性，它的导热率较高、承载的电流密度较大，可用于半导体致冷器、电子加热器，大功率电力半导体模块、高压大功率模块的重要组成部件。
影响陶瓷覆铜基板寿命的主要因素来自于金属层与陶瓷之间的分层失效，由于铜或铝等金属层与陶瓷的CTE(热膨胀系数)差异较大，在受到冷热冲击时，其结合面受到一定的应力影响，最终导致陶瓷开裂，铜与陶瓷出现分层，影响陶瓷覆铜基板的可靠性。
发明内容
本发明是为解决上述技术问题进行的，根据陶瓷基板图形面图形分布以及残金属率(图形面上有金属覆盖的面积和整板面积之比)，通过设计蜂窝状或网格状的半蚀刻槽，来减少陶瓷基板在冷热冲击条件下所受到的热应力。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供了双面覆接金属的陶瓷基板，包括陶瓷片以及分别设置在该陶瓷片正面及背面的正面金属层和背面金属层，正面金属层蚀刻有蚀刻槽和正面图形区，背面金属层蚀刻有半蚀刻槽以及背面图形区。所述半蚀刻槽形状为蜂窝状或网格状，该半蚀刻槽面积占整个金属面(正面及背面两面的金属面之和)的比例为5％-40％，深度为金属面的40％-70％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-5mm。
优选的，本发明提供的双面覆接金属的陶瓷基板中，陶瓷片厚度为0.1mm-1.0mm，正面金属层与背面金属层的厚度均为0.4mm-1.0mm。本发明中，正面金属层以及背面金属层为铜层或者铝层，敷接于陶瓷片上的方法为直接键合、活性钎焊或直接电镀。
优选的，本发明提供的双面覆接金属的陶瓷基板中，当半蚀刻槽为蜂窝状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为5％-30％，深度为金属面的40％-70％；当半蚀刻槽为网格状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为10％-40％，深度为金属面的40％-70％。
若半蚀刻槽面积过小，则不能有效起到释放热应力的作用，半蚀刻槽面积过大释放热应力的效果增量极小，并且会增大背面金属层与正面金属层应力失配的风险，造成覆铜板翘曲增大。半蚀刻槽的深度小于40％时，释放热应力的效果较差，但深度过大超过70％时，会对基板背面散热性能产生显著的不利影响。
优选的，本发明提供的双面覆接金属的陶瓷基板中，半蚀刻槽面积的确定方法如下：以每1/16的正面图形面面积为一个区块，区块间残金属率差异超过10％时，对不同区块对应的背面半蚀刻槽面积占比进行差异化调整，正面图形残金属率高的区块比残金属率低的区块对应背面的半蚀刻槽面积高10％-50％，具体的：
当正面图形残金属率在40％以下时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的50％-60％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为30％-40％，深度为金属面的60％-70％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当正面图形残金属率在40％-70％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属的比例为10％-20％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当残金属率在70％-95％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为5％-10％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm。
本发明的第二方面，提供了双面覆接金属的陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：
S1)陶瓷片覆接金属：采用活性钎焊、直接键合或者电镀及化学镀的方法将铜或铝和陶瓷片双面覆接；
S2)表面处理：使用有机除油剂及硫酸溶液对表面进行除油清洗和微蚀，硫酸溶液为含2％-4％硫酸以及40-80g/L硫酸钠的水溶液；
S3)贴膜、曝光、显影：将有机干膜双面贴在覆铜板上，使用精细化斑点图形设计的菲林进行对位曝光从而在正面曝光出产品图形，在背面曝光出功能性半蚀刻槽，曝光后显影，实现一次法制备半蚀刻槽；
S4)金属层及焊料层蚀刻：金属层蚀刻采用铜蚀刻液，金属层蚀刻时间为10min-60min，温度为20-40℃；若陶瓷片敷接金属层采用活性钎焊，则需要进行焊料蚀刻，焊料蚀刻液为NaOH碱性蚀刻液，焊料层蚀刻时间为30min-120min，温度为25℃-50℃。
优选的，步骤S3)中，菲林精细化斑点设计是指对菲林背面的涂抹黑色颜料遮光部上留下斑点区域不进行涂抹颜料；菲林背面与陶瓷基板背面贴合，斑点区域形状为三角形、圆形、矩形或五边及以上多边形。菲林遮光部分宽度为背面半蚀刻槽宽度，依据该宽度对斑点区域面积大小进行调整。
进一步优选，斑点区域形状为圆孔形，孔径大小为40-200μm，孔间距为40-200μm。具体的，当菲林遮光部分宽度为0.4mm-1mm时，对应孔径大小为40-100μm；当菲林遮光部分宽度为1mm-5mm时，对应斑点孔径大小为100um-200μm。
孔径以及孔径与菲林遮光部分宽度的对应，是本发明一次法制备半蚀刻槽最关键的部分。若孔径超过200um，一次蚀刻后则半蚀刻槽深度会超过70％，若孔径小于40um，则通过斑点处进入药液的蚀刻效率过低，半蚀刻槽深度不能达到40％；若孔径与菲林遮光部分宽度不匹配，则半蚀刻槽制备至规定深度时，陶瓷基板正面金属层会出现蚀刻不尽，或者侧蚀严重，无法达到产品的质量控制要求。
本发明的有益效果如下：
本发明中，在陶瓷基板背面制备半蚀刻槽可以有效的释放热应力，并且改善陶瓷基板正面和背面的热应力分布，从而降低热应力对陶瓷基板的失效影响，提高陶瓷基板在冷热循环条件下的可靠性。
制备方面，本发明通过特殊的一次性半蚀刻工艺形成半蚀刻槽，半蚀刻槽图形的大小及蚀刻量可以根据正面图形分布及残铜率来决定。这些半蚀刻槽的作用类似dimple，但比dimple的效果更好，试验证明，0.32ZTA+0.4铜厚的热冲击性能提高5倍以上，提高了陶瓷基板在冷热循环条件下的可靠性，进而提高了陶瓷覆铜基板寿命。
附图说明
图1为蜂窝状半蚀刻槽的结构示意图；
图2为蜂窝状半蚀刻槽的放大结构示意图；
图3为网格状半蚀刻槽的结构示意图；
图4为双面覆接金属的陶瓷基板的制备流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例对本发明的实施作详细说明，以下实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一、双面覆接金属的陶瓷基板结构
本实施例中，双面覆接金属的陶瓷基板，包括陶瓷片以及分别设置在该陶瓷片正面及背面的正面金属层和背面金属层。正面金属层蚀刻有蚀刻槽和正面图形区，背面金属层蚀刻有半蚀刻槽以及背面图形区。
尺寸方面，陶瓷片厚度为0.1mm-1.0mm，正面金属层与背面金属层的厚度均为0.4mm-1.0mm。正面金属层以及背面金属层为铜层或者铝层，敷接于陶瓷片上的方法为直接键合、活性钎焊或直接电镀。
根据图1～图3，背面的半蚀刻槽形状为蜂窝状或网格状，不同形状对应的半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例不同：当半蚀刻槽为蜂窝状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为5％-30％，深度为金属面的40％-70％；当半蚀刻槽为网格状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为10％-40％，深度为金属面的40％-70％。
若半蚀刻槽面积过小，则不能有效起到释放热应力的作用，半蚀刻槽面积过大释放热应力的效果增量极小，并且会增大背面金属层与正面金属层应力失配的风险，造成覆铜板翘曲增大。半蚀刻槽的深度小于40％时，释放热应力的效果较差，但深度过大超过70％时，会对基板背面散热性能产生显著的不利影响。
半蚀刻槽面积的确定方法如下：以每1/16的正面图形面面积为一个区块，区块间残金属率差异超过10％时，对不同区块对应的背面半蚀刻槽面积占比进行差异化调整，正面图形残金属率高的区块比残金属率低的区块对应背面的半蚀刻槽面积高10％-50％。
以覆铜陶瓷基板为例，具体如下：
当正面图形残铜率在40％以下时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的50％-60％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为30％-40％，深度为金属面的60％-70％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当正面图形残铜率在40％-70％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属的比例为10％-20％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当残铜率在70％-95％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为5％-10％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm。
二、双面覆接金属的陶瓷基板的制备
参见图4，包括如下步骤：
S1)陶瓷片覆接金属
采用活性钎焊、直接键合或者电镀及化学镀的方法将铜或铝和陶瓷片双面覆接。
S2)表面处理
使用有机除油剂及硫酸溶液对表面进行除油清洗和微蚀，硫酸溶液为含2％-4％硫酸以及40-80g/L硫酸钠的水溶液。
S3)贴膜、曝光、显影：
将有机干膜双面贴在覆铜板上，使用精细化斑点图形设计的菲林进行对位曝光从而在正面曝光出产品图形，在背面曝光出功能性半蚀刻槽，曝光后显影，实现一次法制备半蚀刻槽，具体如下：
菲林精细化斑点设计是指对菲林背面的涂抹黑色颜料遮光部上留下斑点区域1不进行涂抹颜料；菲林背面与陶瓷基板背面贴合，斑点区域形状为三角形、圆形、矩形或五边及以上多边形。菲林遮光部分宽度为背面半蚀刻槽宽度，依据该宽度对斑点区域面积大小进行调整。
斑点区域1形状优选为圆孔形，孔径大小为40-200μm，孔间距为40-200μm。具体的，当菲林遮光部分宽度为0.4mm-1mm时，对应孔径大小为40-100μm；当菲林遮光部分宽度为1mm-5mm时，对应斑点孔径大小为100um-200μm。
孔径以及孔径与菲林遮光部分宽度的对应，是本发明一次法制备半蚀刻槽最关键的部分。若孔径超过200um，一次蚀刻后则半蚀刻槽深度会超过70％，若孔径小于40um，则通过斑点处进入药液的蚀刻效率过低，半蚀刻槽深度不能达到40％；若孔径与菲林遮光部分宽度不匹配，则半蚀刻槽制备至规定深度时，陶瓷基板正面金属层会出现蚀刻不尽，或者侧蚀严重，无法达到产品的质量控制要求。
S4)金属层及焊料层蚀刻
金属层蚀刻采用铜蚀刻液，金属层蚀刻时间为10min-60min，温度为20-40℃；若陶瓷片敷接金属层采用活性钎焊，则需要进行焊料蚀刻，焊料蚀刻液为NaOH碱性蚀刻液，焊料层蚀刻时间为30min-120min，温度为25℃-50℃。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于，包括陶瓷片以及分别设置在该陶瓷片正面及背面的正面金属层和背面金属层，所述正面金属层蚀刻有蚀刻槽和正面图形区，背面金属层蚀刻有半蚀刻槽以及背面图形区，
所述半蚀刻槽形状为蜂窝状或网格状，所述半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为5％-40％，深度为金属面的40％-70％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-5mm。
2.根据权利要求1所述的双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于：
其中，陶瓷片厚度为0.1mm-1.0mm，正面金属层与背面金属层的厚度均为0.4mm-1.0mm。
3.根据权利要求1所述的双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于：
其中，当所述半蚀刻槽为蜂窝状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为5％-30％，深度为金属面的40％-70％；当所述半蚀刻槽为网格状时，半蚀刻槽面积占整个金属面面积的比例为10％-40％，深度为金属面的40％-70％。
4.根据权利要求1所述的双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于：
其中，所述正面金属层以及背面金属层为铜层或者铝层，敷接于陶瓷片上的方法为直接键合、活性钎焊或直接电镀。
5.根据权利要求1所述的双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于：
其中，以每1/16的正面图形面面积为一个区块，区块间残金属率差异超过10％时，对不同区块对应的背面半蚀刻槽面积占比进行差异化调整，正面图形残金属率高的区块比残金属率低的区块对应背面的半蚀刻槽面积高10％-50％。
6.根据权利要求5所述的双面覆接金属的陶瓷基板，其特征在于：
其中，当正面图形残金属率在40％以下时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的50％-60％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为30％-40％，深度为金属面的60％-70％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当正面图形残金属率在40％-70％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属的比例为10％-20％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-2mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的45％-50％，蚀刻槽的宽度为1mm-5mm；
当残金属率在70％-95％时，若采用蜂窝状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为5％-10％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm；若采用网格状半蚀刻槽，则半蚀刻槽面积占整个金属面的比例为20％-30％，深度为金属面的40％-45％，蚀刻槽的宽度为0.4mm-1mm。
7.权利要求1～6任一项所述的双面覆接金属的陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)陶瓷片覆接金属：采用活性钎焊、直接键合或者电镀及化学镀的方法将铜或铝和陶瓷片双面覆接；
S2)表面处理：使用有机除油剂及硫酸溶液对表面进行除油清洗和微蚀；
S3)贴膜、曝光、显影：将有机干膜双面贴在覆铜板上，使用精细化斑点图形设计的菲林进行对位曝光从而在正面曝光出产品图形，在背面曝光出功能性半蚀刻槽，曝光后显影；
S4)金属层及焊料层蚀刻。
8.根据权利要求7所述的双面覆接金属的陶瓷基板的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S2)中，所述硫酸溶液为含2％-4％硫酸以及40-80g/L硫酸钠的水溶液；
步骤S4)中，金属层蚀刻采用铜蚀刻液，金属层蚀刻时间为10min-60min，温度为20-40℃；若陶瓷片敷接金属层采用活性钎焊，则需要进行焊料蚀刻，焊料蚀刻液为NaOH碱性蚀刻液，焊料层蚀刻时间为30min-120min，温度为25℃-50℃。
9.根据权利要求7所述的双面覆接金属的陶瓷基板的制备方法，其特征在于：
其中，步骤S3)中，所述的菲林精细化斑点设计是指对菲林背面的涂抹黑色颜料遮光部上留下斑点区域不进行涂抹颜料；所述菲林背面与陶瓷基板背面贴合，所述斑点区域形状为三角形、圆形、矩形或五边及以上多边形，
所述菲林遮光部分宽度为背面半蚀刻槽宽度，依据该宽度对斑点区域面积大小进行调整。
10.根据权利要求9所述的双面覆接金属的陶瓷基板的制备方法，其特征在于：
其中，斑点区域形状为圆孔形，孔径大小为40-200μm，孔间距为40-200μm，
当菲林遮光部分宽度为0.4mm-1mm时，对应孔径大小为40-100μm；当菲林遮光部分宽度为1mm-5mm时，对应斑点孔径大小为100um-200μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210052397.3A CN116496098B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210052397.3A CN116496098B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116496098A true CN116496098A (zh) | 2023-07-28 |
| CN116496098B CN116496098B (zh) | 2024-10-11 |
Family
ID=87323568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210052397.3A Active CN116496098B (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116496098B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117817137A (zh) * | 2024-03-05 | 2024-04-05 | 四川富乐华半导体科技有限公司 | 一种可定制粗糙度的陶瓷覆铜载板的制作方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046179A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Nippon Carbide Ind Co Inc | セラミックス基板と銅板との接合体 |
| JPH09260546A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-03 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板とそれを用いた半導体装置 |
| JP2002299495A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体回路基板 |
| JP2003017627A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール |
| JP2005084170A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Dainippon Printing Co Ltd | 位相シフトマスクの設計方法／製造方法／設計装置 |
| CN105036783A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-11 | 清华大学 | 一种陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷的钎焊方法 |
| KR101692838B1 (ko) * | 2016-06-08 | 2017-01-17 | 박정식 | 에칭 가공에 의한 차량용 스피커 그릴 제조방법 |
| CN109143774A (zh) * | 2018-07-18 | 2019-01-04 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 掩膜板及金属线的制作方法 |
| CN109970462A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 惠州比亚迪电子有限公司 | 一种覆铜陶瓷板及其制备方法 |
| CN112714553A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 惠州市麒麟达电子科技有限公司 | 一种改善湿膜黑油板显影过度的方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210052397.3A patent/CN116496098B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046179A (ja) * | 1990-04-24 | 1992-01-10 | Nippon Carbide Ind Co Inc | セラミックス基板と銅板との接合体 |
| JPH09260546A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-03 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板とそれを用いた半導体装置 |
| JP2002299495A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体回路基板 |
| JP2003017627A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Toshiba Corp | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール |
| JP2005084170A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Dainippon Printing Co Ltd | 位相シフトマスクの設計方法／製造方法／設計装置 |
| CN105036783A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-11-11 | 清华大学 | 一种陶瓷与金属或陶瓷与陶瓷的钎焊方法 |
| KR101692838B1 (ko) * | 2016-06-08 | 2017-01-17 | 박정식 | 에칭 가공에 의한 차량용 스피커 그릴 제조방법 |
| CN109970462A (zh) * | 2017-12-28 | 2019-07-05 | 惠州比亚迪电子有限公司 | 一种覆铜陶瓷板及其制备方法 |
| CN109143774A (zh) * | 2018-07-18 | 2019-01-04 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 掩膜板及金属线的制作方法 |
| CN112714553A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-27 | 惠州市麒麟达电子科技有限公司 | 一种改善湿膜黑油板显影过度的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 田文超等: "电子封装结构设计", 30 April 2017, 西安电子科技大学出版社, pages: 26 - 27 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117817137A (zh) * | 2024-03-05 | 2024-04-05 | 四川富乐华半导体科技有限公司 | 一种可定制粗糙度的陶瓷覆铜载板的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116496098B (zh) | 2024-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6369332B1 (en) | Metal-base multilayer circuit substrate with heat conducting adhesive | |
| US7227250B2 (en) | Ball grid array substrate having window and method of fabricating same | |
| US6391473B2 (en) | Cu plated ceramic substrate and a method of manufacturing the same | |
| CN116496098B (zh) | 双面覆接金属的陶瓷基板及其制备方法 | |
| CN111800948A (zh) | 一种陶瓷基板新型电镀图形的方法 | |
| CN110034016B (zh) | 一种半导体芯片正面铝层可焊化方法 | |
| CN113347799A (zh) | MiniLED板的制备方法 | |
| JP2012227271A (ja) | パワーモジュール用絶縁放熱基板 | |
| CN116435273A (zh) | 一种覆铜陶瓷基板散热器及其制备方法 | |
| JP2003060137A (ja) | モジュール用基板 | |
| JP6477386B2 (ja) | めっき付パワーモジュール用基板の製造方法 | |
| TW201542078A (zh) | 陶瓷基板散熱結構的製造方法 | |
| WO2020218193A1 (ja) | セラミックス回路基板および電子部品モジュール | |
| JP5482017B2 (ja) | 回路基板およびその製造方法 | |
| CN115802598B (zh) | 一种陶瓷基板及其制作方法和应用 | |
| JP4302095B2 (ja) | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 | |
| KR102603297B1 (ko) | 고방열, 고기능성, 고집적 led조명을 위한 양면 방열기판및 이를 제조하는 방법 | |
| JP4737885B2 (ja) | モジュール用基板 | |
| JP2003037231A (ja) | モジュール用基板 | |
| TWI858929B (zh) | 發光二極體封裝結構及其製造方法 | |
| CN117279218B (zh) | 一种多层覆铜陶瓷基板的制备方法 | |
| JP3734359B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP2000091743A (ja) | ビルドアップ多層基板及びその製造方法 | |
| KR101976627B1 (ko) | 고출력 led용 방열 기판 | |
| JP2003037224A (ja) | モジュール用基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |