复合陶瓷基板、覆铜陶瓷基板及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合陶瓷基板、覆铜陶瓷基板及制备方法和应用，属于半导体器件技术领域。本发明专利技术提供的复合陶瓷基板包括氮化铝基体以及分布在所述氮化铝基体中的氮化硅网状支架；所述氮化硅网状支架由多个氮化硅片形成，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm。本发明专利技术提供的复合陶瓷基板兼具氮化铝的高导热性和氮化硅的高抗弯强度，在较薄厚度条件下即可满足使用要求，且整体成本较低。且整体成本较低。且整体成本较低。

【技术实现步骤摘要】
复合陶瓷基板、覆铜陶瓷基板及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种复合陶瓷基板、覆铜陶瓷基板及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]覆铜陶瓷基板是一种电子基础材料，具有高温稳定性、耐腐蚀性、高导热率、高机械强度等优良特性，在功率半导体行业、汽车电子、太阳能电池板等领域得到了广泛应用。传统覆铜陶瓷基板通常由陶瓷基板以及分别叠层设置在陶瓷基板上表面的第一铜层与下表面的第二铜层形成（如图1所示），目前常用陶瓷基板的材质主要是氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）或氮化硅（Si3N4）。其中氧化铝具有绝缘性高、来源丰富等优点，但是其导热率相对较低（20~30W/m
·
K）。氮化铝的导热率较高（170~240W/m
·
K），成本也低于氧化铝，但是氮化铝的三点抗弯强度（280~390MPa）却低于氧化铝（400~500MPa），单独使用氮化铝作为基板材料会使陶瓷基板厚度过大。氮化硅抗弯强度较大（600~900MPa），导热率中等（60~90W/m
·
K），但是单独使用氮化硅作为基板材料成本过高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种复合陶瓷基板、覆铜陶瓷基板及制备方法和应用，本专利技术提供的复合陶瓷基板兼具氮化铝的高导热性和氮化硅的高抗弯强度，在较薄厚度条件下即可满足使用要求，且整体成本较低。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种复合陶瓷基板，包括氮化铝基体以及分布在所述氮化铝基体中的氮化硅网状支架；所述氮化硅网状支架由多个氮化硅片形成，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm。
[0006]优选地，所述复合陶瓷基板的厚度为0.2~1mm。
[0007]优选地，所述氮化硅网状支架的网孔孔径为0.2~1mm。
[0008]优选地，所述复合陶瓷基板中氮化硅网状支架的体积分数为30~70%。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述复合陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
[0010]提供氮化硅网状支架；
[0011]将氮化铝粉末进行成型处理并使所述氮化硅网状支架分布于所述成型处理后形成的氮化铝基体中，得到所述复合陶瓷基板。
[0012]优选地，所述氮化硅网状支架采用3D打印方法制备得到。
[0013]优选地，所述成型处理的方法包括干压成型、等静压成型、流延成型或注射成型。
[0014]本专利技术提供了一种覆铜陶瓷基板，包括依次叠层设置的第一铜层、复合陶瓷基板以及第二铜层，所述复合陶瓷基板为上述技术方案所述复合陶瓷基板或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合陶瓷基板。
[0015]本专利技术提供了上述技术方案所述覆铜陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
[0016]在复合陶瓷基板的上表面与下表面进行覆铜处理分别形成第一铜层与第二铜层，得到所述覆铜陶瓷基板。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述覆铜陶瓷基板或上述技术方案所述制备方法制备得到的覆铜陶瓷基板在功率半导体芯片封装中的应用。
[0018]有益效果：本专利技术提供的复合陶瓷基板包括氮化铝基体以及分布在所述氮化铝基体中的氮化硅网状支架；所述氮化硅网状支架由多个氮化硅片形成，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm。本专利技术提供的复合陶瓷基板兼具氮化铝的高导热性和氮化硅的高抗弯强度，在较薄厚度条件下即可满足使用要求，且整体成本较低。
附图说明
[0019]图1为传统覆铜陶瓷基板的结构示意图（未体现出第二铜层）；
[0020]图2为本专利技术中覆铜陶瓷基板的结构示意图（未体现出第二铜层）；
[0021]图3为实施例1中采用5层氮化硅网状支架的示意图；
[0022]图4为实施例3中网孔形状为菱形的氮化硅网状支架的示意图；
[0023]图5为实施例4中采用双层氮化硅网状支架的示意图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种复合陶瓷基板，包括氮化铝基体以及分布在所述氮化铝基体中的氮化硅网状支架；所述氮化硅网状支架由多个氮化硅片形成，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm。
[0025]在本专利技术中，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm，具体可以为0.3~0.5mm。在本专利技术中，所述氮化硅网状支架中氮化硅片交错形成网状结构；所述氮化硅网状支架的网孔形状优选为多边形，具体可以为三角形、矩形或菱形，所述氮化硅网状支架的网孔孔径优选为0.2~1mm，更优选为0.25~0.5mm。
[0026]在本专利技术中，所述复合陶瓷基板中氮化硅网状支架优选整体呈纵向排列，使得具有更高导热性的氮化铝纵向贯通，有利于提高复合陶瓷基板的导热性。在本专利技术中，所述复合陶瓷基板中氮化硅网状支架的层数≥1，优选为1~5层，具体可以为1层、2层、3层、4层或5层。在本专利技术中，所述复合陶瓷基板中氮化硅网状支架的体积分数优选为30~70%，更优选为50~60%。
[0027]在本专利技术中，所述复合陶瓷基板的厚度优选为0.2~1mm，更优选为0.3~0.5mm；本专利技术所述复合陶瓷基板的厚度即为所述氮化硅网状支架的总高度。
[0028]本专利技术提供了上述技术方案所述复合陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：
[0029]提供氮化硅网状支架；
[0030]将氮化铝粉末进行成型处理并使所述氮化硅网状支架分布于所述成型处理后形成的氮化铝基体中，得到所述复合陶瓷基板。
[0031]在本专利技术中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售商品或采用本领域技术人员熟知的方法制备得到。
[0032]在本专利技术中，所述氮化硅网状支架优选采用3D打印方法制备得到，具体可以采用光敏树脂选择性固化（SLA）、粉末材料选择性激光烧结（SLS）、熔融性沉积（SDM）、真空注塑
型（PUG）或喷墨粉末打印（3DP）方法制备得到，优选为SLS或3DP方法，其中SLS方法具有精度高、材料利用率高以及成本低等优势。本专利技术对所述SLA、SLS、SDM、PUG或3DP方法的具体操作步骤与条件没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的操作步骤与条件即可。
[0033]在本专利技术中，如以所述SLS方法为例，所述氮化硅网状支架的制备方法优选包括以下步骤：根据所述氮化硅网状支架的结构建立三维模型，在工作台表面铺设一层氮化硅粉末，通过激光扫描使所述氮化硅粉末升温至熔点，按照所述三维模型选择性烧结需要打印的区域并形成粘结，之后使工作台下降一定高度，再铺上一层氮化硅粉末，进行下一次选择性烧结，并使当前层与上一层粘结在一起，重复前述步骤，直至完成整个三维模型，取出最终所得支架前驱体并进行后处理，得到所述氮化硅网状支架。在本专利技术中，所述后处理优选包括；将所述支架前驱体在室温条件下静置5~10h，用刷子去除表面残留粉末，再用砂纸或锉刀对表面进行打磨以去除毛刺，在400~900℃条件下加热3~8h使支架前驱体的形状得以保持，再在150本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合陶瓷基板，其特征在于，包括氮化铝基体以及分布在所述氮化铝基体中的氮化硅网状支架；所述氮化硅网状支架由多个氮化硅片形成，单个所述氮化硅片的厚度为0.2~1mm。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷基板，其特征在于，所述复合陶瓷基板的厚度为0.2~1mm。3.根据权利要求1所述的复合陶瓷基板，其特征在于，所述氮化硅网状支架的网孔孔径为0.2~1mm。4.根据权利要求1~3任一项所述的复合陶瓷基板，其特征在于，所述复合陶瓷基板中氮化硅网状支架的体积分数为30~70%。5.权利要求1~4任一项所述复合陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供氮化硅网状支架；将氮化铝粉末进行成型处理并使所述氮化硅网状支架分布于所述成型处理后形成的氮化铝基体中，得到所述复合陶瓷基板。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，袁雄，
申请(专利权)人：合肥阿基米德电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：