一种陶瓷封装基座制造技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷封装基座。这种陶瓷封装基座包括绝缘基体和钨导电层；钨导电层设置于绝缘基体的至少一个表面上；绝缘基体由氮化铝陶瓷形成；其中，钨导电层包括W、Al和M，M表示稀土元素。本发明专利技术制备的氮化铝陶瓷封装基座热导率高，导电层结合力好，布线电阻小。这种氮化铝陶瓷封装基座适用于传感器领域，尤其是高功率的TOF模组封装，不仅解决了散热的问题，同时也能满足TOF工作环境的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷封装基座
本专利技术涉及陶瓷材料
，特别涉及一种陶瓷封装基座。
技术介绍
TOF全称为TimeofFlight，采用的是飞行时间测距法，比较适合测量远距离物体，被广泛应用于3D传感领域，例如手机在后置摄像头上搭载了TOF模组实现3D人脸识别。TOF模组包括了封装基座和搭载在封装基座上面的芯片。封装基座的作用是确保其不受外界环境干扰、保证工作精度和延长工作寿命。常见的封装基座一般包括：具有电子元件搭载部的绝缘基板，设于绝缘基板上并围绕搭载部的框体，形成于绝缘基板上导电图案层；电子元件搭载于封装基座中后通过导电图案层实现与外界的电连接。其中，绝缘基板和框体的材料通常采用氧化铝陶瓷，导电图案层的材料则为钨(W)。但是，由于TOF所发射的是“面光源”，需要全面照射，因此功耗相对较高，对封装基座的散热提出了更高的要求，而氧化铝陶瓷基板的导热率基本在20W/(m·K)，无法满足TOF对于散热的要求。众所周知，氮化铝的理论导热率在260W/(m·K)，因此，采用氮化铝材料的陶瓷封装基座则可以满足高功率TOF的使用要求。但是，为了保证氮化铝陶瓷的热导性能，在制备氮化铝陶瓷的过程中会尽可能的减少氧元素的引入，因此氮化铝陶瓷中助熔剂的含量通常较少，从而导致在氮化铝陶瓷生坯与钨金属浆料共烧时，由于陶瓷无法提供足够的粘结相，钨金属浆料与陶瓷的结合强度低，浆料层容易与氮化铝陶瓷脱落，影响基座性能。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的之一在于提供一种陶瓷封装基座，本专利技术的目的之二在于提供这种陶瓷封装基座的制备方法，本专利技术的目的之三在于提供这种陶瓷封装基座的应用。本专利技术使用氮化铝与钨共烧技术，通过在钨金属浆料中添加稀土氧化物作为陶瓷液相，从而在烧结过程中补充瓷体中液相的不足，实现在不影响氮化铝陶瓷的热导率前提下，又解决了钨金属浆料与氮化铝陶瓷结合力不佳的问题。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的第一方面提供了一种陶瓷封装基座，包括绝缘基体和钨导电层；所述钨导电层设置于所述绝缘基体的至少一个表面上；所述绝缘基体由氮化铝陶瓷形成；所述钨导电层包括W、Al和M；所述M表示稀土元素。根据本专利技术所述钨导电层的一些实施方式，所述钨导电层中，按W、Al和M的质量百分比为100％计，W的质量百分比为92％～97％；Al的质量百分比为1.5％～4％；M的质量百分比为1.4％～4％。根据本专利技术所述钨导电层的一些优选的实施方式，所述钨导电层中，按W、Al和M的质量百分比为100％计，W的质量百分比为92.7％～96.9％。根据本专利技术所述钨导电层的一些优选的实施方式，所述钨导电层中，按W、Al和M的质量百分比为100％计，Al的质量百分比为1.6％～3.6％。根据本专利技术所述钨导电层的一些优选的实施方式，所述钨导电层中，按W、Al和M的质量百分比为100％计，M的质量百分比为1.5％～3.7％。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述钨导电层的制备原料包括金属W、Al2O3和M2O3。根据本专利技术所述钨导电层的一些实施方式，所述钨导电层包括如下质量份的制备原料：89～95份金属W，3.125～6.5份Al2O3和1.875～4.5份M2O3。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述钨导电层包括W晶相和M-Al-O晶相。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述W晶相的粒径为0.99μm～1.99μm。如此粒径范围的W晶粒选择主要是为了匹配AlN陶瓷的收缩，如果粒径偏小或偏大，则在烧结时，钨导电层的收缩与瓷体的收缩出现匹配失衡，导致烧结后钨导电层塌陷或隆起，影响芯片贴装的效果。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述钨导电层中，M-Al-O晶相的质量百分比为5％～11％。在本专利技术所述的钨导电层中，如果M-Al-O晶相的晶相占比太高，则金属W的比例较低，一方面降低了钨导电层的导电性，另一方面则会引入太多氧元素，影响AlN陶瓷的热导率；如果M-Al-O晶相的晶相占比太低，则氮化铝陶瓷和钨浆料的粘结相的比例都较少，烧结后氮化铝陶瓷与钨导电层的结合力变差。因此，当M-Al-O晶相的晶相占比为5％～11％时，能够不影响氮化铝陶瓷的热导率，又能避免W金属浆料与氮化铝陶瓷结合力变差的问题。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述M-Al-O晶相包括M4Al2O9、MAlO3、M3Al5O12中的至少一种。在本专利技术所述的陶瓷封装基座中，M4Al2O9、MAlO3和M3Al5O12这三个物相是随着烧结依次转化的，在陶瓷中主要以M3Al5O12为主，该物相越多代表氧净化的越多，热导率越高，其均属于液相。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述M选自Y、Dy、Er、Sm中的至少一种。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些优选的实施方式，所述M-Al-O晶相包括YAlO3、Y3Al5O12、Y4Al2O9、DyAlO3、Dy3Al5O12、ErAlO3、Er3Al5O12、SmAlO3、Sm3Al5O12中的至少一种。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述绝缘基体包括具有电子元件搭载部的基板和框体；所述框体设置在所述基板上并围绕所述电子元件搭载部。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述基板包括下基板和上基板。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述下基板的上表面和下表面均形成有钨导电层；所述上基板的上表面形成有钨导电层；上基板的下表面层叠于下基板的上表面；下基板和上基板都设有贯穿本体的导电通孔。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述框体包括上框体和下框体。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述下框体层叠于所述上基板的上表面，所述上框体层叠于下框体之上。根据本专利技术所述陶瓷封装基座的一些实施方式，所述钨导电层的表面还包括依次层叠设置的镍层和金层。本专利技术的第二方面提供了根据本专利技术第一方面所述陶瓷封装基座的制备方法，包括以下步骤：1)将氮化铝陶瓷浆料加工成型为陶瓷生坯；2)按照陶瓷层的结构要求，将陶瓷生坯进行冲孔成型；3)按照陶瓷层的导电层图案要求，将步骤2)得到的生坯进行钨浆料填孔和印刷，得到陶瓷层；4)将多个陶瓷层进行叠层，形成陶瓷封装基座生坯；5)将陶瓷封装基座生坯进行排胶烧结，得到含有钨导电层的陶瓷封装基座；6)在露出于绝缘基体的钨导电层上依次进行镀镍和镀金。根据本专利技术所述制备方法的一些实施方式，所述步骤1)中，氮化铝陶瓷浆料包括氮化铝粉，还包括溶剂、分散剂、助熔剂、增塑剂、聚合物。所述氮化铝陶瓷浆料中，所述溶剂包括醇类溶剂、酯类溶剂、苯类溶剂、酮类溶剂中的至少一种；其中，醇类溶剂选自乙醇、异丙醇中的至少一种；酯类溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种；所述苯类溶剂选自甲苯、二甲苯中的至少一种；酮类溶剂选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷封装基座，其特征在于：包括绝缘基体和钨导电层；/n所述钨导电层设置于所述绝缘基体的至少一个表面上；/n所述绝缘基体由氮化铝陶瓷形成；/n所述钨导电层包括W、Al和M；所述M表示稀土元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷封装基座，其特征在于：包括绝缘基体和钨导电层；
所述钨导电层设置于所述绝缘基体的至少一个表面上；
所述绝缘基体由氮化铝陶瓷形成；
所述钨导电层包括W、Al和M；所述M表示稀土元素。


2.根据权利要求1所述的一种陶瓷封装基座，其特征在于：所述钨导电层中，按W、Al和
M的质量百分比为100％计，W的质量百分比为92％～97％；Al的质量百分比为1.5％～4％；
M的质量百分比为1.4％～4％。


3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷封装基座，其特征在于：所述钨导电层包括W晶相和M-Al-O晶相。


4.根据权利要求3所述的一种陶瓷封装基座，其特征在于：所述W晶相的粒径为0.99μm～1.99μm。


5.根据权利要求3所述的一种陶瓷封装基座，其特征在于：所述钨导电层中，M-Al-O晶相的质量百分比为5％～11％。


6.根据权利要求3所述的一种陶瓷封装基座，其特征在于：所述M-Al-O晶相包括M4Al2O9...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，邱基华，
申请(专利权)人：潮州三环集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44