一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板，包括粗化后的氮化铝陶瓷基板，与所述粗化后的氮化铝陶瓷基板接触的第一结合层，与第一结合层接触的第二铜层及第二铜层表面处理层，所述第一结合层由一种金属或两种以上金属组合，通过对氮化铝陶瓷基板进行粗化，提升表面的粗糙程度，形成氧化铝薄层后再与第一结合层的金属薄膜进行连接，提高了氮化铝陶瓷基板表面的结合度，进一步提升于氮化铝陶瓷基板与所述第二铜层的结合力，大大解决半导体模块在长时间的工作后，易出现氮化铝陶瓷和铜层分离，导致半导体模块性能大幅度下降甚至失效的风险。效的风险。效的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板


[0001]本技术涉及半导体、大功率器件封装领域，尤其涉及一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板。

技术介绍

[0002]随着电力半导体器件的模块化程度越来越高，电力半导体模块电流容量和功率密度的不断提高，单位面积功耗大大增加，散热就成为大功率模块的关键问题。作为模块制作的传统基础关键材料氧化铝陶瓷虽然具有优良的机械性能、高的绝缘强度，价格低廉，但其导热率（20
‑
30W/m
·
K）较低，线性膨胀系数与硅相差较大，已不能满足大功率电力半导体模块的需求。
[0003]氮化铝陶瓷的绝缘性能和机械性能与氧化铝相差不大，但热导率是氧化铝陶瓷的7倍左右，且其线性膨胀系数与硅更接近，故而其可以取代传统氧化铝陶瓷基板作为大功率和高集成模块的基础关键材料。
[0004]但氮化铝陶瓷与金属薄膜层的浸润性不好，使得表面铜层与陶瓷的结合力比氧化铝（陶瓷）与金属层的结合力要差，在半导体模块长时间的工作后，容易出现氮化铝陶瓷和铜层分离，导致半导体模块性能大幅度下降甚至失效。
[0005]目前解决氮化铝陶瓷片与铜结合力的方法有：1）在磁控溅射前，对陶瓷片长时间真空加热去潮气，然后溅射多种金属复合膜层且后续增加固化膜层工艺；2）利用热歧化反应在氮化铝表面沉积薄膜金属层。第一个方法工序复杂繁琐，且对设备要求高，成本高。第二个方法工艺复杂，需要控制繁多工艺参数且膜层厚度不易控制，不利于工业化自动化生产。

技术实现思路

[0006]为了提高氮化铝陶瓷基板表面与金属薄膜层的浸润性力，实现氮化铝陶瓷基板与铜层的结合力，本技术提供了一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板，通过对氮化铝陶瓷基板在一定条件下进行化学粗化或者激光蚀刻粗化，增加氮化铝陶瓷片表面的粗糙度，并在表面形成了一层氧化铝薄层，氧化铝与金属的浸润性好且基板表面的粗糙程度增加，能够加强氮化铝陶瓷基板与薄膜金属层的浸润性力，从而提高氮化铝陶瓷基板与铜层的结合力。
[0007]本技术是通过以下方案实现的：
[0008]一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板，包括粗化后的氮化铝陶瓷基板1，与所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1接触的第一结合层2，与第一结合层2接触的第二铜层3及与第二铜层3接触的第二铜层表面处理层4，所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1具有正反两面，在所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1的正反两面依次设有第一结合层2、第二铜层3及第二铜层表面处理层4，所述第一结合层2由一种金属或两种以上金属组合。
[0009]优选的，所述第二铜层表面处理层4由银、镍、钯、金等一种金属或两种以上金属组
合。
[0010]优选的，所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1表面粗糙程度为0.2
‑
0.6μm。
[0011]优选的，所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1上还设有通孔5，所述通孔5内填充金属，用于连接所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1正反面的第一结合层2。
[0012]优选的，所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1采用化学蚀刻或者激光刻蚀方式。
[0013]优选的，所述第一结合层2的金属薄膜可以通过磁控溅射、气相沉积或化学沉积方式实现，所述第一结合层2用以加强基板和电镀金属层的结合力，所述第二铜层3通过电镀电的方式实现，所述第二铜层3用以承载封装芯片，所述第二铜层表面处理层4，可以通过化学镀或者电镀方式实现。
[0014]本技术通过对氮化铝陶瓷基板进行粗化，提升表面的粗糙程度，形成氧化铝薄层后再与第一结合层2的金属薄膜进行连接，提高了氮化铝陶瓷基板表面的结合度，进一步提升于氮化铝陶瓷基板与所述第二铜层3的结合力，大大解决半导体模块在长时间的工作后，易出现氮化铝陶瓷和铜层分离，导致半导体模块性能大幅度下降甚至失效的风险。
附图说明
[0015]图1为本技术实施例的结构示意图。
[0016]附图标记
[0017]1‑
粗化后的氮化铝陶瓷基板，2
‑
第一结合层，3
‑
第二铜层，4
‑
第二铜层表面处理层，5
‑
通孔。
具体实施方式
[0018]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0019]如图1所示，包括粗化后的氮化铝陶瓷基板1，与所述氮化铝陶瓷基板1接触的第一结合层2，与第一结合层2接触的第二铜层3及与第二铜层3接触的第二铜层表面处理层4；所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1具有正反两面，在所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1的正反两面依次设有第一结合层2、第二铜层3及第二铜层表面处理层4，在所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1两端设有通孔5，所述通孔5连接所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1正反两面的第一结合层2。
[0020]所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1通过激光蚀刻方式得出，表面粗糙度为0.23μm，再对粗化后的氮化铝陶瓷基板1，通过激光加工左右2个连接所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1正背面通孔5，对所述通孔5内电镀一层金属镍，依据线路设计，在所述粗化后的氮化铝陶瓷基板1上， 通过化学溅镀的方式沉积一层钛钨合金层，形成第一结合层2，再经过图形转移的方式制作出相应的电镀图形，在第一结合层2上电镀一层铜形成第二铜层3，再对所述第二铜层3表面进行化学镀银，形成第二铜层表面处理层4。
[0021]本技术通过对氮化铝陶瓷基板进行粗化，提升表面的粗糙程度，形成氧化铝薄层后再与第一结合层2的金属薄膜进行连接，提高了氮化铝陶瓷基板表面的结合度，进一步提升于氮化铝陶瓷基板2与所述第二铜层3的结合力，大大解决半导体模块在长时间的工
作后，易出现氮化铝陶瓷和铜层分离，导致半导体模块性能大幅度下降甚至失效的风险。
[0022]以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板，其特征在于，包括粗化后的氮化铝陶瓷基板（1），所述粗化后的氮化铝陶瓷基板（1）具有正反两面，在所述粗化后的氮化铝陶瓷基板（1）的正反两面依次设有第一结合层（2）、第二铜层（3）及第二铜层表面处理层（4），所述第一结合层（2）由一种金属或两种以上金属组合。2.根据权利要求1所述的一种高结合力氮化铝覆铜陶瓷基板，其特征在于，第二铜层表面处理层（4）由一种金属或两种以上金属组合。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，
申请(专利权)人：南昌光谷光电工业研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：