一種AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復(fù)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(fù)合基板上；所述氮化鋁薄膜沉積在類鉆碳薄膜上。本實(shí)用新型的AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)熱性能好、絕緣性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種AIS i C復(fù)合基板的高性能絕緣層

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高性能的絕緣層，特別涉及一種AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，大功率LED照明順應(yīng)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(fù)合材料基板。復(fù)合材料基板如AlSiC復(fù)合基板，具有高導(dǎo)熱和低熱膨脹系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)是不絕緣。因?yàn)橐诨迳献鲭娐罚仨毐ＷC基板與線路之間保持很好的絕緣性，否則會(huì)因短路導(dǎo)致器件失效。因此，對(duì)于AlSiC復(fù)合基板而言，絕緣層是封裝基板的技術(shù)要點(diǎn)之一。
[0003]現(xiàn)今商用的封裝基板一般以氧化鋁或一些有機(jī)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(diǎn)。比如熱導(dǎo)率很低，導(dǎo)致LED光源的散熱性能低下；擊穿電壓偏小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)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(gè)問題:第一，AlN薄膜的性能難以達(dá)到要求，主要體現(xiàn)在絕緣性能欠佳，擊穿電壓值偏??；第二，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(shí)很長(zhǎng)，增加了封裝的成本；第三，要磁控濺射高質(zhì)量的AlN薄膜，對(duì)于基板表面的光潔度要求很高，對(duì)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(dǎo)熱的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)質(zhì)量?jī)?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。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種AlSiC復(fù)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(zhì)量。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復(fù)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(fù)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(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0010](I)本實(shí)用新型在DLC薄膜上制備AlN薄膜，提供了 AlN薄膜的質(zhì)量；由于AlSiC是硬度很大的材料，拋光困難，如果直接在AlSiC復(fù)合基板上制備AlN的話，不但質(zhì)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(zhì)量會(huì)提高很多。
[0011 ] (2)本實(shí)用新型采用DLC和AlN兩層薄膜作為AlSiC復(fù)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(chǎng)強(qiáng)接近150V/ym ;Α1Ν的電阻率大于1013Q*cm，擊穿場(chǎng)強(qiáng)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(jié)合作為絕緣層的厚度更薄，絕緣性能更好。
[0012](3)本實(shí)用新型通過在AlSiC復(fù)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(dǎo)熱層。DLC的熱傳導(dǎo)率高達(dá)475W/m*k，而AlN的熱傳導(dǎo)率也達(dá)320W/m*k，兩者的熱傳導(dǎo)性能比很多金屬都要好，DLC薄膜和AlN薄膜相結(jié)合作為絕緣層，還能提高AlSiC復(fù)合基板的散熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層的截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0015]實(shí)施例1
[0016]如圖1，本實(shí)施例的AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復(fù)合基板3、DLC薄膜2及AlN薄膜I。所述DLC薄膜沉積在AlSiC復(fù)合基板上；A1N薄膜沉積在DLC薄膜上。本實(shí)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(shí)施例的AlSiC復(fù)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(fù)合基板。用不同粒度(分別從大到小)的拋光液將AlSiC復(fù)合基板放在拋光機(jī)上對(duì)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(fù)合基板上通過射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)的方法沉積厚度為20 μ m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(jìn)一步清潔基板表面；再用機(jī)械泵將真空室氣壓抽到lOPa，然后依次向真空室內(nèi)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(nèi)產(chǎn)生明亮輝光，Ar被電離產(chǎn)生Ar+，Ar+轟擊C 2H2分子使其發(fā)生分解和離解，在AlSiC復(fù)合基板上沉積生成類鉆碳薄膜，沉積時(shí)間為2.5h-3ho
[0020](3)濺射AlN薄膜。在沉積好DLC薄膜的復(fù)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(yīng)濺射，具體工藝參數(shù)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, N 2:33SCCM);濺射時(shí)間為 2.5h_3h。
[0021]本實(shí)施例制備的AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，AlN薄膜的質(zhì)量高，絕緣性能、散熱性能好:
[0022](I)本實(shí)用新型在DLC薄膜上制備AlN薄膜，提供了 AlN薄膜的質(zhì)量；由于AlSiC是硬度很大的材料，拋光困難，如果直接在AlSiC復(fù)合基板上制備AlN的話，不但質(zhì)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(zhì)量會(huì)提高很多。
[0023](2)本實(shí)用新型采用DLC和AlN兩層薄膜作為AlSiC復(fù)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(chǎng)強(qiáng)接近150V/ym ;Α1Ν的電阻率大于1013Q*cm，擊穿場(chǎng)強(qiáng)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(jié)合作為絕緣層的厚度更薄，絕緣性能更好。
[0024](3)本實(shí)用新型通過在AlSiC復(fù)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(dǎo)熱層。DLC的熱傳導(dǎo)率高達(dá)475W/m*k，而AlN的熱傳導(dǎo)率也達(dá)320W/m*k，兩者的熱傳導(dǎo)性能比很多金屬都要好，DLC薄膜和AlN薄膜相結(jié)合作為絕緣層，還能提高AlSiC復(fù)合基板的散熱性能。
[0025]實(shí)施例2
[0026]本實(shí)施例的AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，包括AlSiC復(fù)合基板3、DLC薄膜2及AlN薄膜I。所述DLC薄膜沉積在AlSiC復(fù)合基板上；A1N薄膜沉積在DLC薄膜上。本實(shí)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(shí)施例的AlSiC復(fù)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(fù)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(jī)上對(duì)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(fù)合基板上通過射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(RF-PECVD)的方法沉積厚度為20 μ m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(jìn)一步清潔基板表面；再用機(jī)械泵將真空室氣壓抽到lOPa，然后依次向真空室內(nèi)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(nèi)產(chǎn)生明亮輝光，Ar被電離產(chǎn)生Ar+，Ar+轟擊C 2H2分子使其發(fā)生分解和離解，在AlSiC復(fù)合基板上沉積生成類鉆碳石薄膜，沉積時(shí)間為2.5h-3h?
[0030](3)濺射AlN薄膜。在沉積好DLC薄膜的復(fù)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(yīng)濺射，具體工藝參數(shù)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, N 2:33SCCM);濺射時(shí)間為 2.5h_3h。
[0031]實(shí)施例3
[0032]本實(shí)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(shí)施例I同。
[0033]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種AlSiC復(fù)合基板的高性能絕緣層，其特征在于，包括AlSiC復(fù)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(fù)合基板上；所述氮化鋁薄膜沉積在類鉆碳薄膜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlSiC復(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的AlSiC復(fù)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(hào)】H01L33/64GK204204907SQ201420644504
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】李國(guó)強(qiáng), 凌嘉輝, 楊美娟 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)