提高导热和过流能力的基板制作方法技术

一种提高导热和过流能力的基板制作方法，是在BeO材料片正面溅射Ti层和Cu层，光刻BeO基板的导带图形；电镀Cu层和Ni层，带胶溅射Au层；去光刻胶，腐蚀Cu/Ti，在所述BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层，形成一种兼顾高导热能力和高过流能力的基板，大幅提高了基板的过流能力和耐焊性，基板热导率大于200W/m·K，过流能力为15A/mm，热膨胀系数和硅材料相当。本发明专利技术方法适用于大功率电路工艺制造领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 涉及一种基板的制作方法，特别涉及一种，它直接应用的领域是大功率电路工艺制造领域。
技术介绍
基板是电子设备的核心部件，它承担着机械支撑、散热和导电等关键作用。功率电路中使用的基板一般称为功率基板，它是基板中的重要组成，它广泛应用于DC-DC变换器、DC-AC变换器、快速开关变换、继电器、马达驱动、绝缘栅双极晶体管模块等。为满足各种需要，目前已开发了不同类型的功率基板=Al2O3厚膜基板、BeO厚膜基板、A1203-DBC、A1N-DBC、陶瓷薄膜基板、环氧基印制板、铝基板等。上述各类基板中，Al2O3或者BeO厚膜基板过流能力不够，其单位线宽的过流能力仅为6. 25A/mm，耐焊性差；普通陶瓷薄膜基板的过流能力不够，其单位线宽的过流能力为仅I. 5A/mm,散热能力也不够,其热导率小于37W/m ·Κ ;环氧基印制板散热能力不够,其热导率小于O. 5ff/m · K，其膨胀系数远大于硅材料，匹配性差；铝基板的热膨胀系数远大于硅材料，匹配性差；DBC基板需要专用设备，成本较高；A1N-DBC也不成熟。文献I “大功率LED封装用散热铝基板的制备与性能研究”(方亮等，《材料导报》，2011年No. 2，Ρ13(Γ134)提出了一种高热导铝基板的制备方法，通过正交试验，分析了阳极氧化法制备LED封装用铝基板过程中电流密度、硫酸质量浓度、温度和时间等因素对其热阻、厚度、绝缘电阻率的影响，得到了制备低热阻铝基板的最佳工艺参数。尽管此种方法制作的铝基板热导率高，但由于铝基板的热膨胀系数远大于硅材料，其与芯片的匹配性差，容易导致器件在热循环中失效。文献2 “LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术”(汪继芳等，《电子与封装》，2010年Νο.4，Ρ28 31)充分利用LTCC布线层数多、可实现无源元件埋置于基板内层、薄膜细线条的特点，使芯片等元器件能够在基板上更有效地实现高密度的组装互连。文献2的LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术，解决了 LTCC基板上薄膜多层布线中的问题，但此种薄膜基板的料热导率为2(T25W/m · K，其单位线宽的过流能力为3 5A/mm，仍存在热导率和过流能力较低的问题。
技术实现思路
为解决上述基板热导率低、过流能力低等问题，本专利技术提出了一种，实现基板的过流能力大、热导率高，基板的热膨胀系数与硅材料相当。为达到上述目的，本专利技术提供一种，步骤包括I.准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层，其中，BeO材料片上溅射Ti层和Cu层后，形成所述BeO基板，在BeO基板表面兼顾传输电流、元器件安装、引线互联功能的金属结构称为导带；2.在BeO基板上带光刻胶溅射Au层、去光刻胶、腐蚀导带区域外的Ti层和Cu层，形成完整的导带区域；3.在所述BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层、形成功率基板的背面金属化结构。所述准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层的步骤包括(I)准备尺寸50. 8mmX50. 8mmXO. 381mm、纯度99%、单面抛光的BeO材料片，抛光的一面为材料的正面；清洗；在BeO材料片的正面溅射Ti和Cu层，Ti/Cu层的厚度为 100 土 5nm/300 土 30nm，形成Ti粘附层和Cu加厚电镀导电层，形成所述BeO基板；(2)采用正胶光刻BeO基板的导带图形，光刻后暴露出需要加厚电镀的导带区域，导带区域以外的图形被光刻胶掩盖；(3)对暴露出的导带区域进行电镀Cu层和电镀Ni层，Cu/Ni层的厚度为25. 0±5· O μ m/1. 4±0· 4 μ m,形成基板的导带层。所述在BeO基板上带光刻胶溅射Au层、去光刻胶、腐蚀导带区域外的Ti层和Cu层，形成完整的导带区域的步骤包括(I)带胶溅射Au层，Au层的厚度为100±20nm，形成薄金可焊性保护层；(2)丙酮超声去胶，同时剥离掉溅射在光刻胶上面的导带区域以外的溅射薄Au层；(3)腐蚀导带区域以外的Cu层和Ti层，形成完整的导带区域，清洗。所述在BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层、形成基板的背面金属化结构的步骤包括(I)在BeO基板的1 面灘射Ti层、Ni层、Au层，Ti层/Ni层/Au层的厚度为100±20nm/l. 2±0. 15 μ m/100 ±20nm，在基板板背面形成了背面金属化结构；(2)在300°C ±10°C的氮气环境下，对BeO基板进行热处理，热处理时间为30分钟；(3)用胶带对BeO基板进行附着强度测试，划片、清洗后，形成功率基板的背面金属化结构。有益效果本专利技术的，是在BeO材料片正面溅射Ti层和Cu层，光刻BeO基板的导带图形；电镀Cu层和Ni层，带胶溅射Au层；去光刻胶，腐蚀Cu/Ti，在所述BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层，形成一种兼顾高导热能力和高过流能力的基板。与普通的基板制作方法相对比，本专利技术的具有以下特点I.本专利技术方法通过选用高导热BeO材料片作为基板材料，保证了基板的高导热性，本专利技术方法制作的基板，其热导率大于200W/m · K，是文献2热导率的8 10倍。2.本专利技术方法通过电镀Cu，加厚导带至25 μ m，保证了基板的较高过流能力，本专利技术方法制作的基板，其单位线宽的过流能力为15A/mm，比文献2的过流能力提高3飞倍。3.本专利技术方法通过选定Ti作为BeO基板和金属化布线的粘附层，保证了金属化布线的的优良的附着强度。4.本专利技术方法通过电镀Ni阻挡层以及溅射金薄膜可焊性保护层，保证了基板的耐焊性以及长期的良好可焊性。本专利技术 方法通过选用高热导BeO材料作为基板，采用溅射等薄膜工艺结合电镀加厚工艺，来制作基板导带，大幅提高了基板的过流能力和耐焊性，基板热导率大于200W/m · K,过流能力为15A/mm。附图说明图I为在BeO材料片上灘射Ti层和Cu层后的首I]面结构图；图2为图IBeO基板上通过光刻暴露出导带图形区域的剖面结构图；图3为图2Be0基板上电镀Cu层和Ni层后的剖面示意图；图4为图3Be0基板带光刻胶溅射Au层后的剖面示意图；图5为图4BeO基板去光刻胶后的剖面示意图；图6为图5Be0基板腐蚀Cu/Ti后的剖面示意图；图7为图6Be0基板背面溅射Ti/Ni/Au层、背面金属化后的剖面示意图。在图I-图7中，I为粘附层；2为导电层；3为光刻胶掩模；4、5为基板的导带层；6为薄Au可焊性保护层；7、8、9为背面金属化结构。具体实施例方式本专利技术的具体实施方式不仅限于下面的描述。下面结合附图对本专利技术方法加以进一步说明。本专利技术的高导热和过流能力的基板的制作方法，其步骤包括一、准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层。(I)准备尺寸50. 8mmX50. 8mmXO. 381_、纯度99%、单面抛光的BeO材料片，抛光的一面为材料的正面；在1#液(NH4OH H2O2 H2O=I :2:7)中清洗2 4min，2#液(HCl H2O2 H20=1:2:7)清洗4 6min，去离子水清洗lOmin，甩干，在BeO材料片的正面溅射Ti层、Cu层，Ti层、Cu层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高导热和过流能力的基板制作方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层，其中，BeO材料片上溅射Ti层和Cu层后，形成所述BeO基板，在BeO基板表面兼顾传输电流、元器件安装、引线互联功能的金属结构称为导带；（2）在BeO基板上带光刻胶溅射Au层、去光刻胶、腐蚀导带区域外的Ti层和Cu层，形成完整的导带区域；（3）在所述BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层、形成功率基板的背面金属化结构。

【技术特征摘要】
1.一种提高导热和过流能力的基板制作方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层，其中，BeO材料片上溅射Ti层和Cu层后，形成所述BeO基板，在BeO基板表面兼顾传输电流、元器件安装、引线互联功能的金属结构称为导带； (2)在BeO基板上带光刻胶溅射Au层、去光刻胶、腐蚀导带区域外的Ti层和Cu层，形成完整的导带区域； (3)在所述BeO基板的背面溅射Ti、Ni和Au层、形成功率基板的背面金属化结构。2.根据权利要求I所述的提高导热和过流能力的基板制作方法，其特征在于所述准备BeO材料片、溅射Ti层和Cu层、光刻BeO基板的导带图形、电镀Cu层和Ni层，形成BeO基板的导带层的步骤包括 (1)准备尺寸50.8mmX50. 8mmXO. 381mm、纯度99 %、单面抛光的BeO材料片，抛光的一面为材料的正面；清洗；在BeO材料片的正面溅射Ti和Cu层，Ti/Cu层的厚度为100 土 5nm/300 土 30nm，形成Ti粘附层和Cu加厚电镀导电层，形成所述BeO基板； (2)采用正胶光刻BeO基板的导带图形，光刻后暴露出需要加厚电镀的导带区域，导带区域以外的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗驰，刘欣，唐喆，叶冬，徐学良，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：