內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，陶瓷基板中設(shè)有若干通孔，通孔是通過(guò)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔形成的，通孔的上下兩個(gè)孔口的面積不相等，且通孔中設(shè)有銅柱；銅柱內(nèi)設(shè)有若干個(gè)固體金屬導(dǎo)熱填充物。該陶瓷基板的制備工藝為：1）沿陶瓷片厚度方向貫穿打孔；2）再依次濺射緩沖層和導(dǎo)電層；3）向通孔中裝入固體金屬導(dǎo)熱填充物，再將其置于液體介質(zhì)中，超聲加固；4）將經(jīng)過(guò)上步處理的陶瓷片進(jìn)行電鍍銅，將孔填滿。本發(fā)明制得的高導(dǎo)熱陶瓷基板可以顯著提高陶瓷電路和散熱器之間的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱率為160W/mK的氮化鋁，經(jīng)過(guò)本工藝處理后，導(dǎo)熱率可以提升到250W/mK，且可以實(shí)現(xiàn)上下陶瓷線路板之間的電路導(dǎo)通，可以導(dǎo)通10A的電流。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]由于大功率高導(dǎo)熱的需要，電子工業(yè)中使用陶瓷作為電路絕緣基板。但是，氧化鋁的導(dǎo)熱率為20W/mK，氮化鋁的導(dǎo)熱率為160W/mK，還是滿足不了實(shí)際要求。需要使用銅柱，將基板的電流和熱量，從正面?zhèn)鲗?dǎo)到背面，銅的導(dǎo)熱率為380W/mK。
[0003]有時(shí)陶瓷線路板需要多層連在一起，做成多層線路板，使用銅柱也可以實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)方案，制成多層3D互聯(lián)陶瓷線路板。這種導(dǎo)熱方式，可以有效地將熱量從芯片發(fā)熱源的正面，通過(guò)銅柱傳遞到背面的散熱器。當(dāng)背面的銅層與散熱器用金屬焊接在一起，就可以實(shí)現(xiàn)高效散熱的目的。
[0004]在某些情況下，陶瓷基板上下兩側(cè)需要通過(guò)的電流大于10A，或者導(dǎo)熱率高于300ff/mK的大功率高導(dǎo)電和高導(dǎo)熱的環(huán)境下，就需要將孔徑開(kāi)到大于150微米，這種情況下，使用電鍍銅和填充導(dǎo)電電子漿料都很難完成填充銅柱的效果。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，電沉積填孔為柱形孔，需要先采用脈沖電源，在中間形成連接，再使用直流電源和填孔鍍液，兩側(cè)生長(zhǎng)，獲得填孔效果。使用電沉積的方式，生產(chǎn)上無(wú)法填充直徑大于150微米以上的柱形孔。使用電子漿料，由于其流動(dòng)性，大孔徑的陶瓷孔洞無(wú)法固定漿料，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)漿料的 穩(wěn)定燒結(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板及其制備工藝。
[0007]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，陶瓷基板中設(shè)有若干通孔，通孔是通過(guò)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔形成的，通孔的上下兩個(gè)孔口的面積不相等，且通孔中設(shè)有銅柱；銅柱內(nèi)設(shè)有若干個(gè)固體金屬高導(dǎo)熱填充物。
[0008]所述的通孔的內(nèi)壁上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層；所述陶瓷片的表面上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層。
[0009]通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為Cl1, Cl1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形,和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ;固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該三維體等體積的球的直徑設(shè)為d3，d3為60-180 μ m，且d2 < d3 <屯。
[0010]tan5° ^ Cd1- d2) / (2Xh) < tan60°。
[0011]所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A0
[0012]所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 L
[0013]所述的陶瓷基板用陶瓷片為氧化鋁陶瓷片或氮化鋁陶瓷片。
[0014]所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔，通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為Cl1, (I1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形，和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ；tan5。d2) / (2Xh) < tan60。；
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射緩沖層和導(dǎo)電層；所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A ;所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 A ；
3)向通孔中裝入固體金屬導(dǎo)熱填充物，再將此陶瓷片置于液體介質(zhì)中，超聲加固固體金屬導(dǎo)熱填充物；所述的固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該三維體等體積的球的直徑設(shè)為 d3, d3 為 60-180 μ m,且 d2 < d3 < (I1 ;
4)將經(jīng)過(guò)上步處理的陶瓷片進(jìn)行電鍍銅，將孔填滿。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的工藝可以獲得上下兩個(gè)孔口的面積不等的通孔結(jié)構(gòu)，并通過(guò)將固體金屬導(dǎo)熱填充物預(yù)先填埋到通孔中，再電鍍銅，從而將此通孔填滿銅而得到銅柱；
本發(fā)明制得的高導(dǎo)熱陶瓷基板可以顯著提高陶瓷電路和散熱器之間的導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱率為160W/mK的氮化鋁，經(jīng)過(guò)本工藝處理后，導(dǎo)熱率可以提升到250W/mK，且可以實(shí)現(xiàn)上下陶瓷線路板之間的電路導(dǎo)通,可以導(dǎo)通IOA的電流。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為打了錐形孔的陶瓷片的剖面圖；
圖2為打孔后的陶瓷片磁控濺射緩沖層、導(dǎo)電層后的剖面圖；
圖3為在孔中填埋銅珠后的陶瓷片的剖面圖；
圖4為孔被填滿后的陶瓷片的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，陶瓷基板中設(shè)有若干通孔，通孔是通過(guò)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔形成的，通孔的上下兩個(gè)孔口的面積不相等，且通孔中設(shè)有銅柱；銅柱內(nèi)設(shè)有若干個(gè)固體金屬導(dǎo)熱填充物；優(yōu)選的，通孔的個(gè)數(shù)相對(duì)于陶瓷片的上表面(或下表面)的面積為:1-5個(gè)/ IOmm2 ;優(yōu)選的，打的通孔的個(gè)數(shù)多于I個(gè)的時(shí)候，通孔均勻分布在陶瓷片上。
[0018]貫穿打孔的方式為激光打孔，通過(guò)調(diào)節(jié)激光的光斑直徑和能量的方式，進(jìn)而獲得上下孔口的面積不等的通孔結(jié)構(gòu)。
[0019]所述的通孔的內(nèi)壁上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層；所述陶瓷片的表面上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層。
[0020]通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為Cl1, Cl1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形,和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ;固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該三維體等體積的球的直徑設(shè)為d3，d3為60-180 μ m，且d2 < d3 < Cl1 ;優(yōu)選的，通孔的上孔口的邊界線為一條連續(xù)的封閉曲線，進(jìn)一步優(yōu)選的，通孔的上孔口的邊界線為一條連續(xù)且處處可導(dǎo)的封閉曲線；優(yōu)選的，通孔的下孔口的邊界線為一條連續(xù)的封閉曲線，進(jìn)一步優(yōu)選的，通孔的下孔口的邊界線為一條連續(xù)且處處可導(dǎo)的封閉曲線；優(yōu)選的，固體金屬導(dǎo)熱填充物為金屬球；更進(jìn)一步優(yōu)選的，金屬球的外表面處處可導(dǎo)；優(yōu)選的，銅柱內(nèi)設(shè)有1-5個(gè)固體金屬導(dǎo)熱填充物。
[0021]tan5° ≤ Cd1- d2) /≤tan60。。
[0022]所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A0
[0023]所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 L
[0024]所述的陶瓷基板用陶瓷片為氧化鋁陶瓷片或氮化鋁陶瓷片。
[0025]所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔，通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為Cl1, (I1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形，和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ；tan5°≤(Cl1- d2)/ (2Xh)≤tan60° ;優(yōu)選的，通孔的個(gè)數(shù)相對(duì)于陶瓷片的上表面(或下表面)的面積為:1-5個(gè)/ IOmm2 ;優(yōu)選的，打的通孔的個(gè)數(shù)多于I個(gè)的時(shí)候，通孔均勻分布在陶瓷片上；
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射緩沖層和導(dǎo)電層；所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A ;所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 A ；
3)向每個(gè)通孔中裝入1-5個(gè)固體金屬導(dǎo)熱填充物，再將此陶瓷片置于液體介質(zhì)中，超聲加固固體金屬導(dǎo)熱填充物；所述的固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該三維體等體積的球的直徑設(shè)為d3, d3為60-180 μ m,且d2 < d3 < (I1 ;優(yōu)選的，固體金屬導(dǎo)熱填充物為金屬球；更進(jìn)一步優(yōu)選的，金屬球的外表面處處可導(dǎo)；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理的陶瓷片進(jìn)行直流電鍍銅，將孔填滿。
[0026]經(jīng)過(guò)本發(fā)明的工藝，當(dāng)用的原料陶瓷片為氮化鋁陶瓷片時(shí)，制備的高導(dǎo)熱陶瓷基板的導(dǎo)熱率在240-250W/mK間；當(dāng)用的原料陶瓷片為氧化鋁陶瓷片時(shí)，制備的高導(dǎo)熱陶瓷基板的導(dǎo)熱率在160-180W/mK間。
[0027]下面結(jié)合附圖1-4 (為方便直觀，附圖中的陶瓷片只顯示打一個(gè)通孔的情況，且通孔的打孔方式為激光打孔，孔口的邊界線為圓形，固體金屬導(dǎo)熱填充物為銅球，這些不作為對(duì)專利的限制，僅僅是借助附圖的形式將本發(fā)明的思想直觀的表達(dá)出來(lái))對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
I)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿陶瓷片厚度方向貫穿打孔；
經(jīng)過(guò)此步驟處理，形成了如圖1所示的結(jié)構(gòu)，在陶瓷片I上形成了孔11，此孔為錐形孔，上口直徑為150-300 μ m，下口直徑為50-150μπι ;2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射緩沖層和導(dǎo)電層；
經(jīng)過(guò)此步驟處理，形成了如圖2所示的結(jié)構(gòu)，含有孔11的陶瓷片I經(jīng)過(guò)濺射后，形成了包含緩沖層2和導(dǎo)電層3的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電層3位于緩沖層2上，緩沖層2位于陶瓷片2的表面上以及孔壁上；
3)向每個(gè)孔中裝入1-5個(gè)銅珠，再將孔中裝了銅珠的陶瓷片置于液體介質(zhì)中(液體介質(zhì)不與陶瓷片、緩沖層、導(dǎo)電層、銅中的任何一種反應(yīng))，超聲加固；
經(jīng)過(guò)此步驟處理，形成了如圖3所示的結(jié)構(gòu)，銅珠4填入到了孔11中；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理的陶瓷片進(jìn)行電鍍銅，將孔填滿。
[0028]經(jīng)過(guò)此步驟處理，形成了如圖4所示的結(jié)構(gòu)，孔11中形成了銅柱，銅柱中包含銅珠。
[0029]步驟I)中，陶瓷片為氮化鋁陶瓷片或氧化鋁陶瓷片；陶瓷片的厚度為0.1-1.0mm。
[0030]tan5°≤(孔的上口直徑-孔的下口直徑)/ (2X陶瓷片的厚度)≤tan60°。
[0031]所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A0
[0032]所述的導(dǎo) 電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 L
[0033]銅珠的直徑為60-180 μ m,且銅珠的直徑大于通孔的下口直徑而小于通孔的上口直徑。
[0034]步驟4)中，電鍍?yōu)橹绷麟婂儭?br> [0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明:
實(shí)施例1:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
O通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.1mm厚的氮化鋁陶瓷片(陶瓷片的面尺寸為7mmX7mm)厚度方向貫穿打12個(gè)孔，12個(gè)孔呈3X4的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為150 μ m，下口直徑為60μπι;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射Ti/W緩沖層(緩沖層的厚度:400μπι，--、Ι質(zhì)量比為1:1)和450 μ m的導(dǎo)電層Cu ；
3)向每個(gè)孔中裝入I個(gè)直徑為80μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅2.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0036]實(shí)施例2:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.38_厚的氮化鋁陶瓷片厚度方向(陶瓷片的面尺寸為7mmX 7mm)厚度方向貫穿打12個(gè)孔，12個(gè)孔呈3 X 4的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為180 μ m，下口直徑為80μπι;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射W/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:300μπι，Ι、ΜΟ質(zhì)量比為1:1)和300 μ m的導(dǎo)電層Cu;
3)向每個(gè)孔中裝入2個(gè)直徑為120μ m的鋼珠，再將孔中裝填了鋼珠的陶瓷片置于水中，超聲加固； 4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0037]實(shí)施例3:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
O通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.38mm厚的氮化鋁陶瓷片(陶瓷片的面尺寸為IOOmmXlOOmm)厚度方向貫穿打4000個(gè)孔，4000個(gè)孔呈50X80的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為200 μ m,下口直徑為120μηι ;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射W/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:300μ m，W、Mo質(zhì)量比為1:1)和300 μ m的導(dǎo)電層Cu ；
3)向每個(gè)孔中裝入I個(gè)直徑為150μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0038]實(shí)施例4:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
O通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.1mm厚的氮化鋁陶瓷片(陶瓷片的面尺寸為7mmX7mm)厚度方向貫穿打9個(gè)孔，9個(gè)孔呈3X3的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為150 μ m，下口直徑為50μπι;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射W/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:850μπι，Ι、ΜΟ質(zhì)量比為1:1)和800 μ m的導(dǎo)電層Cu;
3)向每個(gè)孔中裝入I個(gè)直徑為60μ m的鎳珠，再將孔中裝填了鎳珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0039]實(shí)施例5:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.635mm厚的氮化鋁陶瓷片厚度方向(陶瓷片的面尺寸為7mmX7mm)貫穿打12個(gè)孔，12個(gè)孔以3 X 4的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為200 μ m，下口直徑為80μπι ;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射W/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:500μπι，Ι、ΜΟ質(zhì)量比為1:1)和850 μ m的導(dǎo)電層Ag ；
3)向每個(gè)孔中裝入2個(gè)直徑為120μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅2.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0040]實(shí)施例6:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.635mm厚的氮化鋁陶瓷片厚度方向(陶瓷片的面尺寸為IOOmmX 100mm)貫穿打3969個(gè)孔，3969個(gè)孔以63X63的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為300 μ m，下口直徑為ΙΟΟμπι;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射W/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:500μπι，Ι、ΜΟ質(zhì)量比為1:1)和850 μ m的導(dǎo)電層Ag ；
3)向每個(gè)孔中裝入2個(gè)直徑為150μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0041]實(shí)施例7:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿Imm厚的氮化鋁陶瓷片厚度方向(陶瓷片的面尺寸為7mmX7mm)貫穿打16個(gè)孔，16個(gè)孔以4X4的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為300 μ m，下口直徑為100 μ m ;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射Ti/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:550μ m, Ti,Mo質(zhì)量比為3:1)和600 μ m的導(dǎo)電層Ag ；
3)向每個(gè)孔中裝入5個(gè)直徑為160μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3.5小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0042]實(shí)施例8:
內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，包括以下步驟:
1)通過(guò)調(diào)整激光光斑直徑和能量，沿0.635mm厚的氧化鋁陶瓷片厚度方向(陶瓷片的面尺寸為IOOmmX 100mm)貫穿打4096個(gè)孔，4096個(gè)孔以64X64的矩陣均勻分布在陶瓷片上，每個(gè)孔的上口直徑為250 μ m，下口直徑為120μπι ;
2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射Ti/Mo緩沖層(緩沖層的厚度:600μ m, Ti,Mo質(zhì)量比為
2:1)和650 μ m的導(dǎo)電層Ag ；
3)向每個(gè)孔中裝入5個(gè)直徑為150μ m的銅珠，再將孔中裝填了銅珠的陶瓷片置于水中，超聲加固；
4)將經(jīng)過(guò)上步處理后的陶瓷片置于鍍液中直流電鍍銅3小時(shí)，所有孔被全部填滿。
[0043]經(jīng)過(guò)測(cè)試，實(shí)施例1-7制備的產(chǎn)品的導(dǎo)熱率在240-250W/mK間，最高達(dá)到250W/mK，相對(duì)于氮化鋁的導(dǎo)熱率提高了不少。實(shí)施例8制備的產(chǎn)品的導(dǎo)熱率在160-180 ff/mK間。
[0044]經(jīng)過(guò)本工藝處理的陶瓷片可以實(shí)現(xiàn)上下陶瓷線路板之間的電路導(dǎo)通，且可以導(dǎo)通IOA的電流。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:陶瓷基板中設(shè)有若干通孔，通孔是通過(guò)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔形成的，通孔的上下兩個(gè)孔口的面積不相等，且通孔中設(shè)有銅柱；銅柱內(nèi)設(shè)有若干個(gè)固體金屬導(dǎo)熱填充物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:所述的通孔的內(nèi)壁上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層；所述陶瓷片的表面上依次設(shè)有緩沖層、導(dǎo)電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為屯，Cl1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形,和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ;固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該 維體等體積的球的直徑設(shè)為d3，d3為60-180 μ m，且d2 < d3 <屯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:tan5°≤ Cd1- d2) /≤ tan60。。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A0
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 A0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板，其特征在于:所述的陶瓷基板用陶瓷片為氧化鋁陶瓷片或氮化鋁陶瓷片。
8.權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)含固體金屬導(dǎo)熱填充物的高導(dǎo)熱陶瓷基板的制備工藝，其特征在于:包括以下步驟: 1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向貫穿打孔，通孔的上孔口為任意形狀的幾何圖形，和上孔口等面積的圓的直徑設(shè)為Cl1, (I1為150-300 μ m ;通孔的下孔口為任意形狀的幾何圖形，和下孔口等面積的圓的直徑設(shè)為d2, d2為50-150 μ m ;陶瓷片的厚度設(shè)為h, h為0.1-1mm ；tan5?！躣2) / (2Xh) ≤ tan60。； 2)對(duì)打孔后的陶瓷片依次濺射緩沖層和導(dǎo)電層；所述的緩沖層為T1、Mo、W中的至少兩種形成的合金層；所述的緩沖層的厚度為50-850 A ;所述的導(dǎo)電層為Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一種形成的金屬層或其中至少兩種形成的合金層；所述的導(dǎo)電層的厚度為50-850 A ； 3)向通孔中裝入固體金屬導(dǎo)熱填充物，再將此陶瓷片置于液體介質(zhì)中，超聲加固固體金屬導(dǎo)熱填充物；所述的固體金屬導(dǎo)熱填充物為任意的三維體，與該三維體等體積的球的直徑設(shè)為 d3, d3 為 60-180 μ m,且 d2 < d3 < (I1 ; 4)將經(jīng)過(guò)上步處理的陶瓷片進(jìn)行電鍍銅，將孔填滿。
【文檔編號(hào)】H01L23/15GK103956342SQ201410181865
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】崔國(guó)峰, 趙杰 申請(qǐng)人:惠州市力道電子材料有限公司