一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板制造技术

本发明专利技术公开一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板。该方法包括步骤：提供陶瓷基板；采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层，得到陶瓷封装基板。本发明专利技术采用DSC技术制备陶瓷封装基板，DSC技术指的是：使用高离化、高沉积效率的磁控溅射技术在陶瓷基板表面沉积金属导电层的新型金属化工艺。相对DPC技术，采用DSC技术制备陶瓷封装基板具有以下技术优势：采用DSC技术制备的金属导电层与陶瓷基板之间结合强度大幅度提高，金属导电层表面平滑、组织结构致密，导电性好；全真空加工环境、绿色环保、生产效率高。生产效率高。生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板


[0001]本专利技术涉及电子封装
，尤其涉及一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板。

技术介绍

[0002]随着微电子技术迅猛发展，大规模集成电路逐渐向着小型化、多功能化、高频化和高功率等方向发展。由于大功率器件工作电压、电流的增加和芯片尺寸的不断缩小，导致其功率密度显著升高，这就对封装芯片的散热、耐热提出了更高的要求。陶瓷基板(Al2O3，AlN、Si3N4等)具有高的耐热、导热性能，同时具有高强度、绝缘好以及低热膨胀系数，已经成为高功率电子器件的必然选择。
[0003]目前，陶瓷基板表面覆铜工艺主要有DBC、AMB、DPC几种。其中，采用DBC技术可在1111℃条件下，使得铜和陶瓷基板之间形成Cu
‑
O共晶液，通过反应生成共晶过渡层化合物，进而实现陶瓷基板与覆铜层之间高强度连接。然而，其加热及保温工艺条件苛刻，并且在实际生产中难以有效控制共晶过渡层界面状态，易生成界面空洞。此外，该共晶过渡层在一定程度上也会导致信号传输延迟并增大损耗。AMB技术是在DBC技术基础上发展而来，在811℃左右的温度下，通过将含有活性元素Ti、Zr的AgCu焊料在陶瓷和金属的界面润湿并反应，从而实现陶瓷与金属之间的异质键合。由AMB工艺制备的陶瓷封装基板不仅具有更高的热导率、更高的结合力，而且还有热阻小、可靠性高等优势。但由于陶瓷材料的晶格类型属于离子键或共价键，一方面使得金属钎料难以在其表面润湿；另一方面，随着封装模块功率密度的显著增加，陶瓷基板表面覆铜层温度明显升高，极易导致钎料溢出、钎焊界面空洞增多以及局部过热引发模块内部短路等严重问题。DPC技术，即首先利用磁控溅射技术或其他技术在陶瓷基板表面制备金属种子层，再通过电镀工艺增厚至所需要的金属层厚度，其整个制备过程温度小于211℃，可有效避免高温对陶瓷基板性能产生的不利影响，同时不会产生钎料焊接所带来的问题。但是，DPC技术制备的金属层与陶瓷基板之间结合强度普遍不高，使得电路板可靠性变差，同时电镀过程中一般会产生大量含有重金属离子和有毒物质的废液，对环境造成严重污染。故现有陶瓷封装基板的表面金属化技术仍有待改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板，旨在解决现有陶瓷基板金属化技术出现的金属层组织结构疏松、导电性差，金属层与陶瓷基板之间结合强度低、高能耗或环境污染等问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种DSC陶瓷金属化技术，其中，包括步骤：
[0007]提供陶瓷基板；
[0008]采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层，得到陶瓷封装基板。
[0009]可选地，所述采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层的步骤之前，还包括步骤：采用高离化率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层，采用持续高功率磁控溅射技术在所述金属过渡层表面沉积所述金属导电层；
[0010]和/或，所述采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层的步骤之后，还包括步骤：
[0011]在所述金属导电层表面沉积表面功能层和/或表面保护层，优选使用真空镀膜技术沉积。
[0012]可选地，所述采用高离化率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层的步骤中，所述高离化率磁控溅射技术可以是高功率脉冲磁控溅射技术、持续高功率磁控溅射技术、以及其他辅助离化的磁控溅射技术中的一种或几种。
[0013]可选地，所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层的同时，还包括：在陶瓷基板外设置离子加速栅，使离子能量为1
‑
111keV。
[0014]可选地，在所述金属导电层表面沉积表面功能层和/或表面保护层的步骤中，所述真空镀膜技术为以真空为工作环境，可以是真空蒸发镀膜、真空电弧离子镀、真空磁控溅射、真空脉冲激光沉积中的一种或几种。
[0015]可选地，所述采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层的步骤中，所述持续高功率磁控溅射技术的工艺参数包括：放电功率密度>81W/cm2，偏压为直流偏压，偏压大小为1
‑
111V。
[0016]可选地，所述陶瓷基板的材料选自Al2O3、ZrO2、MgO、BeO、ZnO、Cr2O3、AlN、TiN、BN、TiC、SiC、Si3N4中的一种或几种。
[0017]可选地，所述金属导电层的材料选自Cu、Ag、Ti、Au、Mg、Al、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo中的一种或多种组成的合金；
[0018]所述金属导电层的厚度为1
‑
211μm。
[0019]可选地，所述金属过渡层的材料选自Al、Ti、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的一种或几种组成的合金。
[0020]可选地，所述表面功能层的材料选自Ru、Ti、Cr、Ni、Cu、Rh、Zr、Nb、Pd、Ag、Cd、Ta、Pt、Au中的一种或多种组成的合金。
[0021]可选地，所述表面保护层的材料选自金属、金属合金、金属氧化物、氮化物、碳化物、有机材料中的一种或多种。
[0022]本专利技术的第二方面，提供一种陶瓷封装基板，其中，所述陶瓷封装基板采用本专利技术所述的DSC陶瓷金属化技术制备得到。
[0023]有益效果：本专利技术采用DSC技术制备陶瓷封装基板，DSC技术指的是：使用高离化、高沉积效率的磁控溅射技术在陶瓷基板表面沉积金属导电层的新型金属化工艺。相对DPC技术，采用DSC技术制备陶瓷封装基板具有以下技术优势：采用DSC技术制备的金属导电层与陶瓷基板之间结合强度大幅度提高，金属导电层表面平滑、组织结构致密，导电性好；全真空加工环境、绿色环保、生产效率高。
附图说明
[0024]图1为传统陶瓷基板表面金属化DPC技术的流程示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例提供的一种陶瓷封装基板的结构示意图。
[0026]图3为实施例1中陶瓷封装基板的金属导电层的表面形貌图。
[0027]图4为实施例1中陶瓷封装基板金属导电层与电镀层截面形貌对比图。
[0028]图5为实施例1中陶瓷封装基板中金属导电层与陶瓷基板的结合强度测试图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供一种DSC陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]关于陶瓷基板表面金属化DPC技术，如图1所示，是指利用激光在陶瓷基片上打孔，采用磁控溅射或者真空溅射在陶瓷基片上沉积金属种子层，接着以黄光微影之光阻被复曝光、显影、刻蚀、去膜工艺完成金属线路制作，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DSC陶瓷金属化技术，其特征在于，包括步骤：提供陶瓷基板；采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层，得到陶瓷封装基板。2.根据权利要求1所述的DSC陶瓷金属化技术，其特征在于，所述采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层的步骤之前，还包括步骤：采用高离化率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层，采用持续高功率磁控溅射技术在所述金属过渡层表面沉积所述金属导电层；和/或，所述采用持续高功率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属导电层的步骤之后，还包括步骤：使用真空镀膜技术在所述金属导电层表面沉积表面功能层和/或表面保护层。3.根据权利要求2所述的DSC陶瓷金属化技术，其特征在于，所述采用高离化率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层的步骤中，所述高离化率磁控溅射技术包括高功率脉冲磁控溅射技术、持续高功率磁控溅射技术中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的DSC陶瓷金属化技术，其特征在于，所述采用高离化率磁控溅射技术在所述陶瓷基板表面沉积金属过渡层的同时，还包括：在陶瓷基板外设置离子加速栅，使离子能量为1
‑
100keV。5.根据权利要求2所述的DSC陶瓷金属化技术，其特征在于，所述金属导电层表面沉积表面功能层和/或表面保护层的步骤中，所述真空镀膜技术为以真空为工作环境，选自真空蒸发镀膜、真空电弧离子镀、真空磁控溅射、真空脉冲激光沉积中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的DSC陶瓷金属化技术，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠振，张玉林，牛凤宽，
申请(专利权)人：深圳元点真空装备有限公司，
类型：发明
国别省市：