一种DPA陶瓷线路板及其制作方法技术

本发明专利技术属于陶瓷线路基板技术领域，尤其公开了一种DPA陶瓷线路板、以及其制作方法。本发明专利技术采用了铝代替现有技术中的铜制备了一种全新的DPA陶瓷线路板，大大提高了陶瓷线路板的抗热震性能，在0℃～200℃下热循环1000次，未发现明显的断裂和破坏，性能显著优于现有技术中的DPC陶瓷线路板。同时，相较现有技术中的DPC陶瓷线路板，该DPA陶瓷线路板的重量还明显低于DPC陶瓷线路板，对于减轻最终产品的重量有一定的帮助。上述制作方法，通过合理调配金属Al的电镀工艺以及选择电镀液，除了在第一金属层上平面镀覆形成Al层外，还使得其实现了在陶瓷基板上良好填孔工艺，实现良好的正反面导通效果。通效果。通效果。

【技术实现步骤摘要】
一种DPA陶瓷线路板及其制作方法


[0001]本专利技术属于陶瓷线路基板
，具体来讲，涉及一种DPA陶瓷线路板、以及其制作方法。

技术介绍

[0002]目前，用于封装晶体管的基板主要为陶瓷印刷电路板(DPC)。其中的陶瓷基板一般选用氮化铝为材料，该种材料的导热系数为150W
·
(m
·
K)
‑1～200W
·
(m
·
K)
‑1，导热性能优良；并且铜的导电性能优异，适用于高电流的器件。
[0003]但是，部分使用场景下，电路板处于不断地开关变化状态，存在高频率的电流通断变化，电路板的温度一般在0℃～200℃间不断变化，使得该电子器件不断处于高低温的变化当中，而铜的抗热震性能较差，DPC陶瓷线路板在这种使用场景下寿命较短，容易出现陶瓷板断裂破坏的情况，难以胜任该使用场景。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中DPC陶瓷线路板无法胜任高频率电流通断变化的应用场景，本专利技术以铝代替铜制备了一种DPA陶瓷线路板，其大大提高了陶瓷线路板的抗热震性能。
[0005]本专利技术具体采用了如下的技术方案：
[0006]一种DPA陶瓷线路板，其包括依次叠层设置的陶瓷基板、第一金属层、第二金属层以及金属修饰层。
[0007]其中，位于底层的陶瓷基板，可以采用AlN、Al2O3、Si3N4、BN等任意一种作为材料。第一金属层，可以采用Ag、Cu、Mg、Ti、Al等任意一种或其组合作为材料。第二金属层，即采用Al替换现有DPC陶瓷线路板中的Cu作为材料。而最表层的金属修饰层，则采用Au、Ag、Ni、Sn、Pd等任意一种或者其组合作为材料。
[0008]具体地，在该DPA陶瓷线路板中，陶瓷基板上分布有矩阵排列的通孔，第一金属层包覆于该具有通孔的陶瓷基板的上下表面、以及通孔的内壁上。陶瓷基板的上下表面分别具有第一金属层的阻镀空间。第二金属层覆盖于第一金属层上且充盈于通孔内部。而金属修饰层则覆盖于第二金属层上。
[0009]一般地，通孔的直径为100μm～1000μm，该通孔在第二金属层填满后使得正反面导通。通孔的直径根据电导率需求调整，直径不可小于100μm，否则无法填满，而大于1000μm则影响陶瓷基板的强度。
[0010]第一金属层的镀层厚度可以为0.01μm～10μm；阻镀空间的深度一般比第二金属层的厚度大1μm～10μm即可，控制第二金属层的镀层厚度约为10μm～200μm；而金属修饰层的单层镀层厚度为50nm～500nm即可。
[0011]金属修饰层的总厚度并无上限，一般而言，金属修饰层越厚，获得的线路板性能越好，但相应工艺越复杂、制作成本越高，因此一般根据具体的线路板性能需求控制金属修饰层的厚度即可。
[0012]本专利技术的另一目的还在于提供了一种上述DPA陶瓷线路板的制作方法，其包括下述步骤：
[0013]S1、在陶瓷基板上打孔，形成矩阵排列的通孔；
[0014]S2、向具有通孔的陶瓷基板镀覆第一金属，在陶瓷基板的上下表面、以及通孔的内壁上形成第一金属层；
[0015]S3、在陶瓷基板的上下表面的第一金属层上用干膜制作线路，形成阻镀层；
[0016]S4、向具有阻镀层的陶瓷基板上镀覆金属铝，在第一金属层上以及通孔内部充盈形成第二金属层；
[0017]S5、向第二金属层上镀覆第三金属，在第二金属层上形成金属修饰层；
[0018]S6、刻蚀去除阻镀层以及位于其下方的第一金属层，在陶瓷基板的上下表面形成第一金属层的阻镀空间。
[0019]具体地，在步骤S2中，第一金属可以是Ag、Cu、Mg、Ti、Al等任意一种或其组合，镀覆方法可以采用磁控溅射、等离子蒸镀、高温蒸发镀、电镀等任意一种。
[0020]在步骤S4中，采用AlCl3‑
EMIC离子液体作为电镀液，控制电流密度为1ASD～10ASD，采用脉冲填充电镀填孔工艺在第一金属层的表面上、以及通孔内部充盈形成第二金属层。电流密度一般根据镀层的厚度选择，比如镀100μm则采用5ASD左右即可。
[0021]进一步地，上述电镀液还包括于EMIC离子液体中添加的甲苯和乙二醇(控制甲苯、乙二醇、AlCl3‑
EMIC的质量之比为0.5～1:0.6～1:1)添加剂，二者的共同作用一方面降低了离子液体的黏度，另一方面提高了液体的电导率，保证完成最终的脉冲电镀填通孔工艺。
[0022]上述甲苯和乙二醇的用量控制对于能够实现该工艺非常重要，其中甲苯的含量低于0.5或者高于1，均会导致离子液体的黏度过大，最终通孔无法填满；而乙二醇低于0.6或者高于1，则会导致离子液体的电导率过小，影响填孔的质量。
[0023]在步骤S5中，第三金属可以是Ni、Ag、Pd、Au、Sn等任意一种或者其组合，镀覆方法可以采用化学镀或者电镀。
[0024]以上陶瓷基板及其打孔、第一金属层以及金属修饰层的制作等，均与本领域现有DPC陶瓷线路板的制作工艺无异，本领域技术人员参照现有技术中DPC陶瓷线路板的相关工艺即可，此处不再一一赘述。
[0025]本专利技术采用了铝代替现有技术中的铜制备了一种全新的DPA陶瓷线路板，大大提高了陶瓷线路板的抗热震性能，在0℃～200℃下热循环1000次，未发现明显的断裂和破坏，性能显著优于现有技术中的DPC陶瓷线路板(在0℃～200℃下热循环1000次后表面即出现明显的裂纹)。由此，即保证了其可运用于IGBT、MOSFET等高功率或者高频器件，这些器件主要运用于电动汽车、太阳能发电机、雷达等产品的控制器中。
[0026]与此同时，相较现有技术中的DPC陶瓷线路板，铝的密度只有铜的三分之一，因此DPA陶瓷线路板的重量明显低于DPC陶瓷线路板，对于减轻最终产品的重量有一定的帮助。
[0027]上述制作方法，通过合理调配金属Al的电镀工艺以及选择电镀液，除了在第一金属层上平面镀覆形成Al层外，还使得其实现了在陶瓷基板上良好填孔工艺，实现良好的正反面导通效果。
附图说明
[0028]图1～图6是根据本专利技术的实施例的DPA陶瓷线路板的制作工艺路线图。
具体实施方式
[0029]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0030]下述图1～图6示出了下述各实施例提供的DPA陶瓷线路板的制作工艺路线图。
[0031]具体地，其包括下述步骤：
[0032]步骤一：如图1所示，在陶瓷基板1上打孔，形成矩阵排列的通孔11。
[0033]步骤二：如图2所示，向具有通孔11的陶瓷基板1镀覆第一金属，在陶瓷基板1的上下表面、以及通孔11的内壁上形成第一金属层2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DPA陶瓷线路板，其特征在于，包括叠层设置的陶瓷基板、第一金属层、第二金属层以及金属修饰层；所述陶瓷基板具有矩阵排列的通孔，且所述陶瓷基板的上下表面分别具有阻镀空间；所述第一金属层镀覆于所述陶瓷基板除阻镀空间以外的上下表面、以及所述通孔的内壁；所述第二金属层镀覆于所述第一金属层上且充盈于所述通孔内部，以使所述陶瓷基板的上下表面电连通；所述金属修饰层镀覆于所述第二金属层的表面；其中，所述第二金属层的材料为金属铝。2.根据权利要求1所述的DPA陶瓷线路板，其特征在于，所述陶瓷基板的材料为AlN、Al2O3、Si3N4、BN中的任意一种；所述第一金属层的材料为Ag、Cu、Mg、Ti、Al中的任意一种或至少两种的叠层组合；所述金属修饰层的材料为Au、Ag、Ni、Sn、Pd中的任意一种或至少两种的叠层组合。3.根据权利要求2所述的DPA陶瓷线路板，其特征在于，所述通孔的直径为100μm～1000μm；所述第一金属层的镀层厚度为0.01μm～10μm；所述阻镀空间的深度比所述第二金属层的厚度大1μm～10μm；所述第二金属层的镀层厚度为10μm～200μm；所述金属修饰层的单层镀层厚度为50nm～500nm。4.一种DPA陶瓷线路板的制作方法，其特征在于，包括步骤：S1、在陶瓷基板上打孔，形成矩阵排列的通孔；S2、向具有通孔的陶瓷基板镀覆第一金属，在陶瓷基板的上下表面、以及通孔的内壁上形成第一金属层；S3、在陶瓷基板的上下表面的第一金属层上制作线路，形成阻镀层；S4、向具有阻镀层的陶瓷基板上镀覆金属铝，在第一金...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦华，梁超，顾高源，王兢，
申请(专利权)人：江苏博睿光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：