一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復合基板、類鉆碳薄膜和氮化鋁薄膜，所述類鉆碳薄膜沉積在AlSiC復合基板上；所述氮化鋁薄膜沉積在類鉆碳薄膜上。本發(fā)明的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，具有結構簡單、導熱性能好、絕緣性能優(yōu)異的優(yōu)點。
【專利說明】—種AISiC復合基板的高性能絕緣層

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能的絕緣層，特別涉及一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層。

【背景技術】
[0002]近年來，大功率LED照明順應了節(jié)能環(huán)保的潮流，獲得高速的發(fā)展。大功率LED在封裝上采用的基板一般為金屬基板、陶瓷基板和復合材料基板。復合材料基板如AlSiC復合基板，具有高導熱和低熱膨脹系數的優(yōu)點，也逐漸發(fā)展起來。但是，相比于陶瓷基板，上述材料基板的缺點是不絕緣。因為要在基板上做電路，必須保證基板與線路之間保持很好的絕緣性，否則會因短路導致器件失效。因此，對于AlSiC復合基板而言，絕緣層是封裝基板的技術要點之一。
[0003]現今商用的封裝基板一般以氧化鋁或一些有機絕緣物作為基板的絕緣層，但是上述材料或多或少都存在一些影響LED性能的缺點。比如熱導率很低，導致LED光源的散熱性能低下；擊穿電壓偏小，遠遠達不到要求。為了解決上述問題，有人提出用磁控濺射的方法制備氮化鋁(AlN)薄膜作為絕緣層，但是該方法制備的絕緣層面臨幾個問題:第一，AlN薄膜的性能難以達到要求，主要體現在絕緣性能欠佳，擊穿電壓值偏?。坏诙?，為了提高AlN薄膜的絕緣性能，濺射的薄膜要足夠厚，因而濺射需時很長，增加了封裝的成本；第三，要磁控濺射高質量的AlN薄膜，對于基板表面的光潔度要求很高，對于硬度很大的鋁碳化硅基板來說無疑是難以逾越的障礙。除此之外，也有人用類鉆碳(DLC)薄膜作為絕緣層，與AlN薄膜一樣，DLC薄膜具有高導熱的優(yōu)點，同時質量優(yōu)良的DLC薄膜絕緣性能也十分優(yōu)越。但是，DLC薄膜同樣存在上述AlN薄膜的局限性。


【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層，絕緣性能優(yōu)越、能明顯提高散熱性能，且提高了氮化鋁薄膜的質量。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現:
[0006]一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復合基板、類鉆碳(DLC)薄膜和氮化鋁(AlN)薄膜，所述類鉆碳薄膜沉積在AlSiC復合基板上；所述氮化鋁薄膜沉積在類鉆碳薄膜上。
[0007]所述類鉆碳薄膜的厚度為10 μ m-40 μ m，可采用RF-PECVD或其他制備方法在LED封裝基板的表面上沉積。
[0008]所述的氮化鋁薄膜的厚度為5 μ m-30 μ m,可采用磁控濺射或其他制備方法在DLC薄膜上沉積。
[0009]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0010](I)本發(fā)明在DLC薄膜上制備AlN薄膜，提供了 AlN薄膜的質量；由于AlSiC是硬度很大的材料，拋光困難，如果直接在AlSiC復合基板上制備AlN的話，不但質量很差，而且絕緣性能不好，但是先在AlSiC上制備一層DLC薄膜的話，可以提高表面的光滑程度，因此在DLC薄膜上制備AlN薄膜的質量會提高很多。
[0011](2)本發(fā)明采用DLC和AlN兩層薄膜作為AlSiC復合基板的絕緣層，具有良好的絕緣性能。DLC的電阻率為1ic1-1O13 Ω*αιι，擊穿場強接近150V/μ m ;A1N的電阻率大于1013Q*cm，擊穿場強為100V/μ m。由此可見，兩者的絕緣性能都非常好，相比于常用的氧化鋁等絕緣層，DLC薄膜和AlN薄膜相結合作為絕緣層的厚度更薄，絕緣性能更好。
[0012](3)本發(fā)明通過在AlSiC復合基板上沉積DLC薄膜和AlN薄膜，不但可以發(fā)揮絕佳的絕緣作用，還可以作為導熱層。DLC的熱傳導率高達475W/m*k，而AlN的熱傳導率也達320W/m*k，兩者的熱傳導性能比很多金屬都要好，DLC薄膜和AlN薄膜相結合作為絕緣層，還能提聞AlSiC復合基板的散熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的AlSiC復合基板的高性能絕緣層的截面示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0015]實施例1
[0016]如圖1，本實施例的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復合基板3、DLC薄膜2及AlN薄膜I。所述DLC薄膜沉積在AlSiC復合基板上；A1N薄膜沉積在DLC薄膜上。本實施例中，DLC薄膜的厚度為20 μ m, AlN薄膜的厚度為25 μ m。
[0017]本實施例的AlSiC復合基板的高性能絕緣層的制備方法如下:
[0018](I)拋光清洗AlSiC復合基板。用不同粒度(分別從大到小)的拋光液將AlSiC復合基板放在拋光機上對其拋光至鏡面，然后用丙酮、酒精和去離子水依次使用超聲波清洗儀清洗lOmin，并用N2吹干，以清除基板上附著的雜物。
[0019](2)沉積DLC薄膜。在AlSiC復合基板上通過射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD)的方法沉積厚度為20μπι的DLC薄膜。具體操作方法如下:沉積前，先在2.5Pa的Ar(20SCCM)中用10W射頻功率轟擊基片20min，進一步清潔基板表面；再用機械泵將真空室氣壓抽到lOPa，然后依次向真空室內通入Ar和C2H2 (兩者的體積比為2:1)，使真空室氣壓穩(wěn)定在20Pa ;最后將射頻電源功率升高到150W，真空室內產生明亮輝光，Ar被電離產生Ar+，Ar+轟擊C2H2分子使其發(fā)生分解和離解，在AlSiC復合基板上沉積生成類鉆碳薄膜，沉積時間為2.5h-3h。
[0020](3)濺射AlN薄膜。在沉積好DLC薄膜的復合基板表面通過磁控濺射的方法濺射一層厚度為25 μ m的AlN薄膜。所述磁控濺射采用直流磁控反應濺射，具體工藝參數如下:恒流源輸出電流3A，電壓290-300V，功率900W ;工作氣壓為0.7Pa ;氮分壓為20% (Ar:100SCCM, N2:25SCCM) -25% (Ar:100SCCM, N2:33SCCM);濺射時間為 2.5h_3h。
[0021]本實施例制備的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，AlN薄膜的質量高，絕緣性能、散熱性能好:
[0022](I)本發(fā)明在DLC薄膜上制備AlN薄膜，提供了 AlN薄膜的質量；由于AlSiC是硬度很大的材料，拋光困難，如果直接在AlSiC復合基板上制備AlN的話，不但質量很差，而且絕緣性能不好，但是先在AlSiC上制備一層DLC薄膜的話，可以提高表面的光滑程度，因此在DLC薄膜上制備AlN薄膜的質量會提高很多。
[0023](2)本發(fā)明采用DLC和AlN兩層薄膜作為AlSiC復合基板的絕緣層，具有良好的絕緣性能。DLC的電阻率為1ic1-1O13 Ω*αιι，擊穿場強接近150V/μ m ;A1N的電阻率大于1013Q*cm，擊穿場強為100V/μ m。由此可見，兩者的絕緣性能都非常好，相比于常用的氧化鋁等絕緣層，DLC薄膜和AlN薄膜相結合作為絕緣層的厚度更薄，絕緣性能更好。
[0024](3)本發(fā)明通過在AlSiC復合基板上沉積DLC薄膜和AlN薄膜，不但可以發(fā)揮絕佳的絕緣作用，還可以作為導熱層。DLC的熱傳導率高達475W/m*k，而AlN的熱傳導率也達320W/m*k，兩者的熱傳導性能比很多金屬都要好，DLC薄膜和AlN薄膜相結合作為絕緣層，還能提聞AlSiC復合基板的散熱性能。
[0025]實施例2
[0026]本實施例的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復合基板3、DLC薄膜2及AlN薄膜I。所述DLC薄膜沉積在AlSiC復合基板上；A1N薄膜沉積在DLC薄膜上。本實施例中，DLC薄膜的厚度為10 μ m, AlN薄膜的厚度為30 μ m。
[0027]本實施例的AlSiC復合基板的高性能絕緣層的制備方法如下:
[0028](I)拋光清洗AlSiC復合基板。用不同粒度(分別從大到小)的拋光液將AlSiC封裝基板放在拋光機上對其拋光至鏡面，然后用丙酮、酒精和去離子水依次使用超聲波清洗儀清洗lOmin，并用N2吹干，以清除基板上附著的雜物。
[0029](2)沉積DLC薄膜。在AlSiC復合基板上通過射頻等離子體增強化學氣相沉積(RF-PECVD)的方法沉積厚度為20μπι的DLC薄膜。具體操作方法如下:沉積前，先在2.5Pa的Ar(20SCCM)中用10W射頻功率轟擊基片20min，進一步清潔基板表面；再用機械泵將真空室氣壓抽到lOPa，然后依次向真空室內通入Ar和C2H2(兩者的體積比為2:1)，使真空室氣壓穩(wěn)定在20Pa ;最后將射頻電源功率升高到150W，真空室內產生明亮輝光，Ar被電離產生Ar+，Ar+轟擊C2H2分子使其發(fā)生分解和離解，在AlSiC復合基板上沉積生成類鉆碳石薄膜，沉積時間為2.5h-3h。
[0030](3)濺射AlN薄膜。在沉積好DLC薄膜的復合基板表面通過磁控濺射的方法濺射一層厚度為25 μ m的AlN薄膜。所述磁控濺射采用直流磁控反應濺射，具體工藝參數如下:恒流源輸出電流3A，電壓290-300V，功率900W ;工作氣壓為0.7Pa ;氮分壓為20% (Ar:100SCCM, N2:25SCCM) -25% (Ar:100SCCM, N2:33SCCM);濺射時間為 2.5h_3h。
[0031]實施例3
[0032]本實施例除DLC薄膜的厚度為40 μ m，AlN薄膜的厚度為5 μ m外，其余特征與實施例I同。
[0033]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種AlSiC復合基板的高性能絕緣層，其特征在于，包括AlSiC復合基板、類鉆碳薄膜和氮化鋁薄膜，所述類鉆碳薄膜沉積在AlSiC復合基板上；所述氮化鋁薄膜沉積在類鉆碳薄膜上。
2.根據權利要求1所述的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，其特征在于，所述類鉆碳薄膜的厚度為10μπι-40μπι。
3.根據權利要求1所述的AlSiC復合基板的高性能絕緣層，其特征在于，所述的氮化鋁薄膜的厚度為5 μ m-30 μ m。
【文檔編號】H01L33/64GK104347782SQ201410604491
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】李國強, 凌嘉輝, 楊美娟 申請人:華南理工大學