本发明专利技术公开了内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板，陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；铜柱内设有若干个固体金属导热填充物。该陶瓷基板的制备工艺为：1）沿陶瓷片厚度方向贯穿打孔；2）再依次溅射缓冲层和导电层；3）向通孔中装入固体金属导热填充物，再将其置于液体介质中，超声加固；4）将经过上步处理的陶瓷片进行电镀铜，将孔填满。本发明专利技术制得的高导热陶瓷基板可以显著提高陶瓷电路和散热器之间的导热性能，导热率为160W/mK的氮化铝，经过本工艺处理后，导热率可以提升到250W/mK，且可以实现上下陶瓷线路板之间的电路导通，可以导通10A的电流。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板，陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；铜柱内设有若干个固体金属导热填充物。该陶瓷基板的制备工艺为：1）沿陶瓷片厚度方向贯穿打孔；2）再依次溅射缓冲层和导电层；3）向通孔中装入固体金属导热填充物，再将其置于液体介质中，超声加固；4）将经过上步处理的陶瓷片进行电镀铜，将孔填满。本专利技术制得的高导热陶瓷基板可以显著提高陶瓷电路和散热器之间的导热性能，导热率为160W/mK的氮化铝，经过本工艺处理后，导热率可以提升到250W/mK，且可以实现上下陶瓷线路板之间的电路导通，可以导通10A的电流。【专利说明】内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板及其制备工艺
本专利技术涉及内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板及其制备工艺。
技术介绍
由于大功率高导热的需要，电子工业中使用陶瓷作为电路绝缘基板。但是，氧化铝的导热率为20W/mK，氮化铝的导热率为160W/mK，还是满足不了实际要求。需要使用铜柱，将基板的电流和热量，从正面传导到背面，铜的导热率为380W/mK。有时陶瓷线路板需要多层连在一起，做成多层线路板，使用铜柱也可以实现这一设计方案，制成多层3D互联陶瓷线路板。这种导热方式，可以有效地将热量从芯片发热源的正面，通过铜柱传递到背面的散热器。当背面的铜层与散热器用金属焊接在一起，就可以实现高效散热的目的。在某些情况下，陶瓷基板上下两侧需要通过的电流大于10A，或者导热率高于300ff/mK的大功率高导电和高导热的环境下，就需要将孔径开到大于150微米，这种情况下，使用电镀铜和填充导电电子浆料都很难完成填充铜柱的效果。现有技术中，电沉积填孔为柱形孔，需要先采用脉冲电源，在中间形成连接，再使用直流电源和填孔镀液，两侧生长，获得填孔效果。使用电沉积的方式，生产上无法填充直径大于150微米以上的柱形孔。使用电子浆料，由于其流动性，大孔径的陶瓷孔洞无法固定浆料，更无法实现浆料的 稳定烧结。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板及其制备工艺。本专利技术所采取的技术方案是: 内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板，陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；铜柱内设有若干个固体金属高导热填充物。所述的通孔的内壁上依次设有缓冲层、导电层；所述陶瓷片的表面上依次设有缓冲层、导电层。通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, Cl1为150-300 μ m ;通孔的下孔口为任意形状的几何图形,和下孔口等面积的圆的直径设为d2, d2为50-150 μ m ;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-1mm ;固体金属导热填充物为任意的三维体，与该三维体等体积的球的直径设为d3，d3为60-180 μ m，且d2 < d3 <屯。tan5° ^ Cd1- d2) / (2Xh) < tan60°。所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A0所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 L所述的陶瓷基板用陶瓷片为氧化铝陶瓷片或氮化铝陶瓷片。所述的内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板的制备工艺，包括以下步骤: 1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔，通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, (I1为150-300 μ m ;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为d2, d2为50-150 μ m ;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-1mm ；tan5。d2) / (2Xh) < tan60。； 2)对打孔后的陶瓷片依次溅射缓冲层和导电层；所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A ;所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 A ； 3)向通孔中装入固体金属导热填充物，再将此陶瓷片置于液体介质中，超声加固固体金属导热填充物；所述的固体金属导热填充物为任意的三维体，与该三维体等体积的球的直径设为 d3, d3 为 60-180 μ m,且 d2 < d3 < (I1 ; 4)将经过上步处理的陶瓷片进行电镀铜，将孔填满。本专利技术的有益效果是:本专利技术的工艺可以获得上下两个孔口的面积不等的通孔结构，并通过将固体金属导热填充物预先填埋到通孔中，再电镀铜，从而将此通孔填满铜而得到铜柱； 本专利技术制得的高导热陶瓷基板可以显著提高陶瓷电路和散热器之间的导热性能，导热率为160W/mK的氮化铝，经过本工艺处理后，导热率可以提升到250W/mK，且可以实现上下陶瓷线路板之间的电路导通,可以导通IOA的电流。【专利附图】【附图说明】图1为打了锥形孔的陶瓷片的剖面图； 图2为打孔后的陶瓷片磁控溅射缓冲层、导电层后的剖面图； 图3为在孔中填埋铜珠后的陶瓷片的剖面图； 图4为孔被填满后的陶瓷片的剖面图。【具体实施方式】内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板，陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；铜柱内设有若干个固体金属导热填充物；优选的，通孔的个数相对于陶瓷片的上表面(或下表面)的面积为:1-5个/ IOmm2 ;优选的，打的通孔的个数多于I个的时候，通孔均匀分布在陶瓷片上。贯穿打孔的方式为激光打孔，通过调节激光的光斑直径和能量的方式，进而获得上下孔口的面积不等的通孔结构。所述的通孔的内壁上依次设有缓冲层、导电层；所述陶瓷片的表面上依次设有缓冲层、导电层。通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, Cl1为150-300 μ m ;通孔的下孔口为任意形状的几何图形,和下孔口等面积的圆的直径设为d2, d2为50-150 μ m ;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-1mm ;固体金属导热填充物为任意的三维体，与该三维体等体积的球的直径设为d3，d3为60-180 μ m，且d2 < d3 < Cl1 ;优选的，通孔的上孔口的边界线为一条连续的封闭曲线，进一步优选的，通孔的上孔口的边界线为一条连续且处处可导的封闭曲线；优选的，通孔的下孔口的边界线为一条连续的封闭曲线，进一步优选的，通孔的下孔口的边界线为一条连续且处处可导的封闭曲线；优选的，固体金属导热填充物为金属球；更进一步优选的，金属球的外表面处处可导；优选的，铜柱内设有1-5个固体金属导热填充物。tan5° ≤ Cd1- d2) /≤tan60。。所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A0所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合本文档来自技高网...
【技术保护点】
内含固体金属导热填充物的高导热陶瓷基板，其特征在于：陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；铜柱内设有若干个固体金属导热填充物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔国峰，赵杰，
申请(专利权)人：惠州市力道电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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