一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板及其制作方法，包括以下步骤：S1.制备好图形化的覆铜陶瓷模板；S2.使用高精度点胶机对陶瓷模板上的凹槽进行预填充；S3.使用菲林片对母板进行曝光胶连、烘烤固化并进行显影复烘；S4.对母板进行镀层处理，激光切割后得成品。本发明专利技术公开的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板及其制作方法采用预填充的方式将母板上的凹槽预填充不小于凹槽体积的80％，以此避免在后续芯片封装时由于凹槽存在，绝缘材料无法将凹槽填满致使高功率元件出现局部放电的问题，且本发明专利技术还通过对陶瓷覆铜母板预加热的方式进一步提升了预填充胶体在凹槽内的分散分布问题，在相关半导体领域有着广阔的应用空间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板的制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体为一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板及其制作方法。

技术介绍

[0002]覆铜陶瓷基板是一种广泛应用于半导体功率模块电子电路的陶瓷底板，是将陶瓷片与铜片直接键合(DCB)或使用焊料将陶瓷片与铜片连接起来的(AMB)复合陶瓷底板。
[0003]现有的封装工艺采用两枚覆铜陶瓷基板相对的立体设计，在实际封装中，需要将绝缘硅凝胶注射进立体模块中，以起到固定基板、避免污染和保护电路等作用。由于蚀刻表面金属图形化后的母板具有高度差，即陶瓷板和铜片图案间形成凹槽。在封装过程中硅凝胶不能完全填充进凹槽内，产生空洞，而空气的绝缘强度低，易导致芯片在工作过程中，尤其是高功率器件中易发生局部放电，使器件出现失效问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种能避免在芯片封装过程中硅凝胶无法充分填充的覆铜陶瓷基板的制造方法。
[0005]本专利技术提供了一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，所述预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板包括覆铜陶瓷母板，所述覆铜陶瓷母板一侧刻蚀有图形电路，所述图形电路之间通过绝缘胶体填充，并形成平整面；所述覆铜陶瓷母板两侧镀有表面金属镀层，覆铜陶瓷母板图形电路一侧通过阻焊层与表面金属镀层连接；所述覆铜陶瓷母板包括陶瓷层，陶瓷层两侧自内而外依次对称设置有活性金属焊料层、铜层。
[0006]进一步的，所述陶瓷板层材质为Si3N4、AlN和Al2O3其中的一种或多种，厚度为0.1
‑
1.0mm。
[0007]进一步的，所述活性金属焊料层材料为Ti、Zr、Hf、Cr、V、Al中的一种或多种，厚度为0.001
‑
0.020mm。
[0008]进一步的，所述铜层材料为无氧铜，厚度为0.2
‑
1.4mm，铜片通过焊料层固定于陶瓷板两侧。
[0009]进一步的，所述阻焊层材料为阻焊油墨，厚度为5～50um。
[0010]进一步的，所述表面金属镀层材料为Au、Ag、Ni中的一种或多种，不同材料厚度为：Ni 2～9um，Au 0.01～0.2um，Ag 0.1～0.6um。
[0011]进一步的，所述预填充层填充的绝缘胶体为绝缘油墨、绝缘凝胶中的一种或多种。
[0012]本专利技术还提供了一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板的制作方法，具有以下技术特征：
[0013]S1.制备覆铜陶瓷母板，在陶瓷层上两侧涂覆活性金属焊料层，再在两侧焊接无氧铜，形成覆铜陶瓷母板，在覆铜陶瓷母版两侧覆感光膜，使用菲林片进行曝光显影，蚀刻出图形线路后，去除两侧的感光膜，此时图形电路之间有线路凹槽，使用激光或蚀刻液去除线
路凹槽底部的活性金属焊料层，之后对覆铜陶瓷母板进行预加热；
[0014]S2.对线路凹槽进行绝缘胶体填充，绝缘胶体填充体积不小于线路凹槽总容积的80％；
[0015]S3.取S2处理后的覆铜陶瓷母板，在取S2处理后的覆铜陶瓷母板，使用特定图案的菲林片对绝缘填充后的母版进行对位曝光烘烤，腐蚀去除图形电路上表面的绝缘胶体，复烘；
[0016]S4.取S3处理后的覆铜陶瓷母板，进行阻焊印刷，形成阻焊层，表面镀金属，形成表面金属镀层，激光切割，即可得到单片覆铜陶瓷基板。
[0017]进一步的步骤S2中，所述绝缘胶体注射使用高精度注射机，所述高精度注射机装配有精密回吸阀，注射筒保温温度为10～90℃，注射筒压力为0.3～0.9MPa，工作时喷头高度为1～6mm；步骤S3中，所述曝光时间为10～50s，所述烘烤温度为60～90℃，所述复烘温度为100～190℃时间为30～120min。
[0018]进一步的，步骤S1中，覆铜陶瓷母板的预加热温度为20
‑
110℃。
[0019]进一步的，步骤S1中，所述激光处理使用仪器为准分子激光器，激光扫描行进速度为2
‑
10m/min。
[0020]进一步的，步骤S1中，所述蚀刻液处理时，蚀刻液组分包括5
‑
15％H2O2，3
‑
5％NaOH、1
‑
3％M、3
‑
5％N，余量为水，其中M为羟基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、2
‑
膦酸丁烷
‑
124
‑
三羧酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2
‑
羟基膦酰基乙酸、硫酸镁或硫酸镁的水合盐中的至少一种；N为脂肪酸镁、水解聚丙烯酰胺磷酸三钠、硅酸钠、三聚磷酸钠、碱金属偏磷酸盐、聚偏磷酸盐、苹果酸、柠檬酸钠、酒石酸、葡萄糖酸、羟乙酸中的至少一种。
[0021]活性金属焊料层内含有的Ni、Ti等金属，可以在高温下形成液相辅助铜层与陶瓷层的结合，但是在制备图形面的过程中，铜片未被保护的区域会被蚀刻，形成凹陷，将下方的活性金属焊料层的位置暴露出来，从而导致产品在使用的过程中将有可能出现短路的现象；且经过蚀刻后的活性金属焊料层表面粗糙，在进行绝缘胶体填充时会产生微小孔洞无法被填充，在经高温烘烤时，由于热膨胀系数不一致，会对预填充在凹陷线路内的绝缘胶体的结合强度造成影响，因此本专利技术在制备过程中，对覆铜陶瓷母板进行图形面制作后，利用激光技术，将暴露出来的活性金属焊料清除，降低产品短路风险，同时还减小了绝缘胶体在预填充时出现微小气泡，在后续加热环节结合不牢固的可能性。
[0022]其次，本专利技术所选用的准分子激光，其波长短、光子能量高，且精度高，在高精度处理物体表面污渍、锈渍时有良好的表现性，且活性金属焊料层内含有大量的Ti、Ni等金属，对于紫外波段的能量吸收性更好，因而在使用准分子激光处理线路凹陷内的活性金属焊料层时，可以快速将其去除而不对基体造成更多热损害。
[0023]时间/压力型点胶适用于中等黏度的流体，胶点的大小取决于气体压力和作用时间。在点胶的过程中，保温筒内气体会经历反复的气体压缩释放的过程，期间内能被转换为热能，致使保温筒内胶体温度上升，黏度下降，使得点胶速度难以控制，胶点大小不一致，影响点胶的精确度；且经由本专利技术所提供的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板的制作方法制作的覆铜陶瓷基板会经过两次点胶程序，对点胶精确度要求更为严格，因此本专利技术使用高精度点胶机进行预填充操作，以尽可能减少由于胶体黏度变化导致的误差，且本专利技术所
使用的高精度注射机还装配有精密回吸阀，可以对其内部填充胶体进行回吸处理，进一步降低了填充误差。
[0024]本专利技术在进行预填充前，对陶瓷覆铜母板进行预加热，加热温度小于保温筒内绝缘胶体的固化温度，高于保温筒内绝缘胶体的温度。胶体经点胶机点胶至母板上后，预加热过的母板会对胶体进行进一步的加热，使胶体黏度下降，从而更容易分布在凹槽内，复烘时所花费的时间也更为短暂，可以快速进入芯片封装阶段，节约时间成本。
[0025]本专利技术的一种预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板包括覆铜陶瓷母板，所述覆铜陶瓷母板一侧刻蚀有图形电路，所述图形电路之间通过绝缘胶体填充；所述覆铜陶瓷母板两侧镀有表面金属镀层，覆铜陶瓷母板图形电路一侧通过阻焊层与表面金属镀层连接；所述覆铜陶瓷母板包括陶瓷层，陶瓷层两侧自内而外依次对称设置有活性金属焊料层、铜层。2.根据权利要求1所述的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述陶瓷层材质为Si3N4、AlN和Al2O3其中的一种或多种，厚度为0.1
‑
1.0mm。3.根据权利要求1所述的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述活性金属焊料层材料为Ti、Zr、Hf、Cr、V、Al中的一种或多种，厚度为0.001
‑
0.020mm。4.根据权利要求1所述的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述铜层材料为无氧铜，厚度为0.2
‑
1.4mm；所述阻焊层材料为阻焊油墨，厚度为5～50um，所述表面金属镀层材料为Au、Ag、Ni中的一种或多种；不同材料的镀层厚度为：Ni 2～9um，Au 0.01～0.2um，Ag 0.1～0.6um。5.根据权利要求1所述的一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板，其特征在于：所述绝缘胶体为绝缘油墨、绝缘凝胶中的一种或多种。6.一种预填充绝缘材料的覆铜陶瓷基板的制作方法，包括以下步骤：S1.制备覆铜陶瓷母板，在陶瓷层上两侧涂覆活性金属焊料层，再在两侧焊接无氧铜，形成覆铜陶瓷母板，在覆铜陶瓷母版两侧覆感光膜，使用菲林片进行曝光显影，蚀刻出图形线路后，去除两侧的感光膜，此时图形电路之间有线路凹槽，使用激光或蚀刻液去除线路凹槽底部的活性金属焊料层，之后对覆铜陶瓷母板进行预加热；S2.对线路凹槽进行绝缘胶体填充，绝缘胶体填充体积不小于线路凹槽总容积的80％；S3.取S2处理后的覆铜陶瓷母板，使用特定图案的菲林片对绝缘填充后的母版进...

【专利技术属性】
技术研发人员：马敬伟，贺贤汉，周建华，于明洋，孙泉，窦正旭，
申请(专利权)人：江苏富乐华半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：