含有填充铜柱的高导热陶瓷基板及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了含有填充铜柱的高导热陶瓷基板及其制备工艺，含有填充铜柱的高导热陶瓷基板：陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有填充铜柱。该高导热陶瓷基板的制备工艺，包括步骤：1）沿陶瓷片厚度方向贯穿打孔；2）对打孔后的陶瓷片依次溅射缓冲层和导电层；3）电镀铜，使得孔的下口被封闭，获得盲孔；4）继续电镀，使得盲孔被充满。本发明专利技术的产品的通孔的上下孔口面积不等，对其进行填充，可以避免柱形孔填孔的问题，将本发明专利技术的产品用于多层陶瓷线路板互连时，有利于多层之间的定位连接，实现上下两侧的电路导通。

【技术实现步骤摘要】
含有填充铜柱的高导热陶瓷基板及其制备工艺
本专利技术涉及含有填充铜柱的高导热陶瓷基板及其制备工艺。
技术介绍
由于大功率高导热的需求，氧化铝陶瓷片或氮化铝陶瓷片被广泛用作电路绝缘基板。但是，氧化铝陶瓷的导热率为20W/mK，氮化铝陶瓷的导热率为160W/mK，这种导热率还是满足不了要求。需要使用铜柱，将基板的电流和热量，从正面传导至背面，铜的导热率为380ff/mKo有时陶瓷线路板需要多层连在一起，做成多层线路板，使用铜柱也可以实现这一设计方案，形成多层3D互联陶瓷线路板。这种导热方式，可以有效地将芯片热量从正面通过铜柱传导到背面的散热器。当背面的铜层与散热器用金属焊接在一起，就可以实现高效散热的目的。目前现有技术:(1)陶瓷电路通过导热胶和散热器连接在一起。(2)陶瓷基板打孔后，使用电镀铜的方式实现通孔镀铜，但是这种孔是柱形孔，非锥形孔洞。这需要先采用脉冲电源，在中间形成连接，再使用直流电源和填孔镀液，两侧生长，获得填孔效果。这种操作方式，需要使用两套设备和两种镀液，效率低下，需要调整的因素较多，工艺的稳定性差，产品质量存在较多不可控的因素。(3)某些国外产品使用灌入导热银浆，再烧结，然后再镀铜。烧结后的银浆是混合物，热导性能差，不如铜高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供含有填充铜柱的高导热陶瓷基板及其制备工艺。本专利技术所采取的技术方案是: 含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有填充铜柱。所述的通孔的内壁上依次设有缓冲层、导电层；所述陶瓷片的表面上依次设有缓冲层、导电层。通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, Cl1为100-200 μ m;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为d2，d2为30-80 μ m ;陶瓷片的厚度设为h，h为0.1-lmm。tan5° ^ Cd1- d2) / (2Xh) < tan45°。所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A0所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 L所述的陶瓷基板用陶瓷片为氧化铝陶瓷片或氮化铝陶瓷片。所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板的制备工艺，包括以下步骤:1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔，通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1,屯为100-200μπι;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为d2, d2为30-80 μ m ;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-1mm ; ；tan5° <(d「d2) / (2Xh) < tan45。； 2)对打孔后的陶瓷片依次溅射缓冲层和导电层；所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A ;所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 A ； 3)电镀铜，使得孔的下口被封闭，获得盲孔； 4)继续电镀，使得盲孔被充满。步骤3)中，电镀铜为直流电镀铜或脉冲电镀铜；步骤4)中，继续电镀为直流电镀或脉冲电镀。步骤4)中，继续电镀为单面电镀。本专利技术的有益效果是:本专利技术的产品的通孔的上下孔口面积不等，对其进行填充，可以避免柱形孔填孔的问题，将本专利技术的产品用于多层陶瓷线路板互连时，有利于多层之间的定位连接，实现上下两侧的电路导通。具体来说: 本专利技术的产品的通孔的上下孔口面积不等，对此种孔进行填充，可以避免柱形孔填孔的问题，不必先脉冲电镀，再直流电镀，而可以使用同一种设备和镀液，大大简化了工艺，使得不可控的工艺因素变少，因此大大提高了产品质量的可控性、工艺的稳定性，也简化了工艺；由于上下孔口的面积不等，当用于多层陶瓷线路板互连时，有利于多层之间的定位连接。且这种孔可以实现上下两侧的电路导通。【附图说明】图1为打了锥形孔的陶瓷片的剖面图； 图2为打孔后的陶瓷片磁控溅射缓冲层、导电层后的剖面图； 图3为电镀铜封闭下孔后的陶瓷片的剖面图； 图4为孔被填满后的陶瓷片的剖面图。【具体实施方式】含有填充铜柱的高导热陶瓷基板:陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有铜柱；优选的，通孔的个数相对于陶瓷片的上表面(或下表面)的面积为:1-5个/ IOmm2 ；打的通孔的个数多于I个时，优选的，其均匀分布在陶瓷片上。贯穿打孔的方式为激光打孔，通过调节激光的光斑直径和能量的方式，进而获得上下孔口的面积不等的通孔结构。所述的通孔的内壁上依次设有缓冲层、导电层；所述陶瓷片的表面上依次设有缓冲层、导电层。通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, Cl1为100-200μπι;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为d2，d2为30-80 μ m ;陶瓷片的厚度设为h，h为0.1-1mm ;通孔的上孔口的边界线为一条连续的封闭曲线，通孔的下孔口的边界线为一条连续的封闭曲线；优选的，通孔的上孔口的边界线为一条连续且处处可导的封闭曲线，通孔的下孔口的边界为一条连续且处处可导的封闭曲线。tan5° ^ Cd1- d2) / (2Xh) < tan45°。所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A0所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 L所述的陶瓷基板用陶瓷片为氧化铝陶瓷片或氮化铝陶瓷片。所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板的制备工艺，包括以下步骤: 1)沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔，通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Clpd1为100-200 μ m ;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为d2, d2为30-80μηι ;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-1mm ；tan5° ^Cd1- d2)/ (2Xh) < tan45° ;优选的，所打通孔的个数相对于陶瓷片的上表面(或下表面)的面积为:1-5个/ IOmm2 ;打的通孔的个数多于I个时，优选的，通孔均匀分布在陶瓷片上；通孔的上孔口的边界线为一条连续的封闭曲线，通孔的下孔口的边界线为一条连续的封闭曲线；优选的，通孔的上孔口的边界线为一条连续且处处可导的封闭曲线，通孔的下孔口的边界线为一条连续且处处可导的封闭曲线； 2)对打孔后的陶瓷片依次溅射缓冲层和导电层；所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A ;所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 A ； 3)电镀铜，使得孔的下口被封闭，获得盲孔； 4本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于：陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有填充铜柱。

【技术特征摘要】
1.含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:陶瓷基板中设有若干通孔，通孔是通过沿陶瓷基板用陶瓷片厚度方向贯穿打孔形成的，通孔的上下两个孔口的面积不相等，且通孔中设有填充铜柱。2.根据权利要求1所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:所述的通孔的内壁上依次设有缓冲层、导电层；所述陶瓷片的表面上依次设有缓冲层、导电层。3.根据权利要求1所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:通孔的上孔口为任意形状的几何图形，和上孔口等面积的圆的直径设为Cl1, Cl1为100-200 μ m;通孔的下孔口为任意形状的几何图形，和下孔口等面积的圆的直径设为(12，(12为30-80 μ m;陶瓷片的厚度设为h, h为0.1-lmm。4.根据权利要求3所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:tan5°(Cd1- d2) / (2Xh) < tan45°。5.根据权利要求2所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:所述的缓冲层为T1、Mo、W中的至少两种形成的合金层；所述的缓冲层的厚度为50-850 A06.根据权利要求2所述的含有填充铜柱的高导热陶瓷基板，其特征在于:所述的导电层为Ag、Cu、Au、Al、N1、Fe中的一种形成的金属层或其中至少两种形成的合金层；所述的导电层的厚度为50-850 A07.根据权利要求1所述的含有填充铜柱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国峰，赵杰，
申请(专利权)人：惠州市力道电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44