铝碳化硅热沉基板及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种铝碳化硅热沉基板及其制备方法，其采用低温玻璃粉和调油墨组配制浆料，再烧结于铝碳化硅衬底上，大幅度降低绝缘层的烧结温度至450‑550℃，制得的铝碳化硅热沉基板具有良好的层间结合力和绝缘性能，热膨胀系数低，厚膜绝缘层的耐热性良好。

Aluminium silicon carbide heat sink base plate and preparation method thereof

The invention discloses a heat sink aluminum silicon carbide substrate and preparation method thereof, which adopts low-temperature glass powder and ink group slurry, then sintered in aluminum silicon carbide substrate, greatly reduce the sintering temperature of the insulating layer to 450 550 DEG C, the heat sink aluminum silicon carbide substrate has a good combination between layers stress and insulation properties, low thermal expansion coefficient, good heat resistance layer insulation film.

【技术实现步骤摘要】
铝碳化硅热沉基板及其制备方法
本专利技术涉及封装基板材料
，特别公开一种铝碳化硅热沉基板及其制备方法。
技术介绍
铝碳化硅(AlSiC)是把熔融的铝液渗透进泡沫碳化硅的三维网络结构中制成，它具有SiC和Al的双重网络结构，它充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片(Si,GaAs)相匹配的热膨胀系数(CTE)、耐受成千上万次热循环也不会失效，密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度，比W-Cu便宜得多,是新一代电子封装材料中的佼佼者，满足了封装的轻便化、高密度化等要求，是解决热管理问题的首选材料，属于第三代封装材料，被誉为封装材料之王，已经被广泛应用于IGBT基板、T/R模块封装、功率器件封装、倒装芯片封装、光电封装、大功率LED照明热沉基板等领域，在航空、航天、军工、高铁、微波等领域都有很好的应用前景。也由于铝碳化硅在航空、航天、军事上有着非常重要的作用，所以也是国际(巴统组织)对我们国家禁运的材料。由于铝碳化硅(AlSiC)是导体材料，在铝碳化硅(AlSiC)表面制作印制电路时，需要预先制作一个厚膜绝缘层，目前，这个厚膜绝缘层是由氧化铝(Al2O3)陶瓷烧结而成，由于氧化铝(Al2O3)必须在高温下烧结，烧结温度高达摄氏800℃以上，由于纯铝无法承受超过摄氏660℃以上的温度，所以会造成生产工艺上的困难和一些问题。研发新的厚膜材料以降低绝缘层的烧结温度，代替氧化铝(Al2O3)绝缘层，已成为大功率LED照明热沉基板领域的迫切任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝碳化硅热沉基板，其厚膜绝缘层为由低温玻璃粉和调油墨组成的浆料烧结而成，大幅度降低绝缘层的烧结温度，并且具有良好的结合力和绝缘性能。本专利技术的另一个目的在于提供一种铝碳化硅热沉基板的制备方法，其采用低温玻璃粉和调油墨组调制浆料，再烧结于铝碳化硅衬底上，其烧结温度降至450-550℃。本专利技术提供一种铝碳化硅热沉基板，包括铝碳化硅衬底；以及厚膜绝缘层，热沉于铝碳化硅衬底；其中，厚膜绝缘层为由低温玻璃粉和调油墨组成的浆料烧结而成。较佳的，所述浆料的组分配比为：低温玻璃粉与调墨油的体积占比为(50％-75％):(25％-50％)。低温玻璃粉的软化温度320-340℃，烧结温度360-380℃，热膨胀系数(56-79)×10-7/℃，可用作激光器及光电器件材料低温玻封粘连封接材料，可粘连封接可伐合金、玻璃、陶瓷、铜铁金属材料，粘连效果好，气密性能高，是理想的封接材料。调墨油，又称冷印油、调配油、调合油、连接油、调合膏等，是将植物油聚合到一定黏度或在其中加入合成树脂，将其调制成具有适当黏度的一种油料。其应用主要在玻璃制品的丝网印刷、喷釉或人工描绘等施釉工艺上，主要用途是用来调整油墨的黏度或稀稠程度。本专利技术突破性地将调墨油作为厚膜绝缘层的主体树脂成分，不仅使得厚膜绝缘层的耐热性良好，而且层间结合力表现优异。较佳的，所述低温玻璃粉为无铅低温玻璃粉，包括如下重量比的组分：Bi2O340％-70％，ZnO10％-30％，B2O310％-30％，CaF23％-5％，MoO32％-8％，Al2O31％-5％，SiO20-10％，P2O50-5％，Sb2O30-5％，WO30-5％，Na2O0-5％。较佳的，所述无铅低温玻璃粉的粒径为125-400目。较佳的，所述的调油墨包括松油醇、醇酸树脂、溶剂和成膜助剂。优选的，所述溶剂为高沸点溶剂，沸点为180-220℃。本专利技术还提供上述铝碳化硅热沉基板的制备方法，包括下述步骤：步骤1，制浆步骤：混合选定配比的低温玻璃粉和调墨油并搅拌均匀制得浆料；步骤2，丝印步骤：将浆料丝印至铝碳化硅衬底上；步骤3，预烘步骤：置入烤箱中预烘，预烘温度为150～250℃，预烘时间为5-30分钟；步骤4，烧结步骤：置入烤箱中烧结，烧结温度为400-550℃，烧结时间为5-30分钟。较佳的，低温玻璃粉经球磨后，再过125-400目筛。较佳的，调墨油的溶剂为高沸点溶剂，沸点为180-220℃。较佳的，丝印步骤中，丝印之前使用酒精清洁铝碳化硅衬底与厚膜绝缘层粘合的接触面。本专利技术的有益效果有：1、采用低温玻璃粉和调油墨组调制浆料，再烧结于铝碳化硅衬底上，其烧结温度降至450-550℃。2、将低温玻璃粉作为厚膜绝缘层的主体成分，不仅使得厚膜绝缘层的耐热性良好，热膨胀系数低，而且层间结合力表现优异。具体实施方式通过下面给出的本专利技术的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本专利技术，但它们不是对本专利技术的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。除非另有说明，本专利技术中所采用的百分数均为重量百分数。实施例1厚膜绝缘层配方选材：1、低温玻璃粉：选用低温低膨胀系数高硬度无铅玻璃粉，包括如下重量比的组分：Bi2O340％-70％，ZnO10％-30％，B2O310％-30％，CaF23％-5％，MoO32％-8％，Al2O31％-5％，SiO20-10％，P2O50-5％，Sb2O30-5％，WO30-5％，Na2O0-5％；其粒径范围为125-400目。低温玻璃粉的制备工艺为成熟工艺，一般为：按规定配比选取原料进行配料、混料20分钟以上、高温1100℃以上熔炼20分钟以上，形成均匀、无气泡的熔液，然后冷却，烘干8-15小时，球磨3小时，过筛，将球磨好的料全部过筛，筛下料即为成品。也可以参考专利CN102757182A、专利CN103319097A等现有技术中公开的工艺。2、调油墨调墨油，又称冷印油、调配油、调合油、连接油、调合膏等，是将植物油聚合到一定黏度或在其中加入合成树脂，将其调制成具有适当黏度的一种油料。现有技术中，其主要应用在玻璃制品的丝网印刷、喷釉或人工描绘等施釉工艺上，主要用途是用来调整油墨的黏度或稀稠程度。本专利技术选择的调油墨为现有技术中常规的调油墨，并经试验发现如下配方组分的调油墨表现更佳，即调油墨的优选配方组分包括松油醇、醇酸树脂、溶剂和成膜助剂，特别是溶剂的沸点控制，其对预烘工艺中厚膜绝缘层的焦化、起泡问题有显著影响。制程及工艺控制：1、制浆：低温低膨胀系数高硬度无铅玻璃粉和调墨油按照体积比75:25混合后充分搅拌均匀，调成流动性好的厚膜浆料。2、丝印：制作丝印网版：根据铝碳化硅热沉基板表面大小，制作一个125-400目的丝印网版。把铝碳化硅(AlSiC)热沉基板需要制作印刷电路的一个表面清洗干净，然后把调好的厚膜浆料丝印上去。3、预烘：由于调墨油的沸点是180-220℃，把丝印好的铝碳化硅(AlSiC)热沉基板放置于烤箱内，烤箱内温度设置为150-250℃，保温5-30分钟，让组成调墨油的有机物全部逸出，不存在残留物，不会导致厚膜绝缘层焦化或者起泡。4、烧结：烘干以后，把烤箱内温度设置为400-550℃，保温5-30分钟。实施例2该实施例的过程与实施例1基本相同，其配方比例和工艺参数控制的变化详见表1、表2。表1配方比例组分实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3低温玻璃粉755060109050调墨油255040901050表2工艺参数实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3低温玻璃粉粒径/目300125400300300800调墨油溶剂沸点1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝碳化硅热沉基板，其特征在于：包括铝碳化硅衬底；以及厚膜绝缘层，热沉于铝碳化硅衬底；其中，厚膜绝缘层为由低温玻璃粉和调油墨组成的浆料烧结而成。

【技术特征摘要】
1.一种铝碳化硅热沉基板，其特征在于：包括铝碳化硅衬底；以及厚膜绝缘层，热沉于铝碳化硅衬底；其中，厚膜绝缘层为由低温玻璃粉和调油墨组成的浆料烧结而成。2.根据权利要求1所述的铝碳化硅热沉基板，其特征在于：所述浆料的组分配比为：低温玻璃粉与调墨油的体积占比为(50％-75％):(25％-50％)。3.根据权利要求2所述的铝碳化硅热沉基板，其特征在于：所述低温玻璃粉为无铅低温玻璃粉，包括如下重量比的组分：Bi2O340％-70％，ZnO10％-30％，B2O310％-30％，CaF23％-5％，MoO32％-8％，Al2O31％-5％，SiO20-10％，P2O50-5％，Sb2O30-5％，WO30-5％，Na2O0-5％。4.根据权利要求3所述的铝碳化硅热沉基板，其特征在于：所述无铅低温玻璃粉的粒径为125-400目。5.根据权利要求2所述的铝碳化硅热沉基板，其特征在于：所述的调油墨包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世清，
申请(专利权)人：深圳市光器新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44