一种高导热厚膜基片及其制备方法技术

一种高导热厚膜基片及其制备方法，属于混合集成电路领域。包括厚膜基片本体、导带或阻带、芯片焊接区、导热凹孔、磁控溅射层、金锡焊料层、铜块、填充层、背面金属化层。导带或阻带、芯片焊接区位于厚膜基片本体正面表面，背面金属化层位于厚膜基片背面，导热凹孔位于厚膜基片背面正对表面芯片焊接区的区域，磁控溅射层为在陶瓷凹孔底部的耐高温金属膜层，金锡焊料层为铜块与凹孔底部的耐高温金属膜层之间的焊接层，铜块位于凹孔中，纳米金浆料填充层位于铜块与凹孔的间隙中。采用激光开凹孔。在不影响其电路载体功能的情况下，通过改变氧化铝厚膜基片的结构，从而增加厚膜基片的导热效率。广泛应用于功率混合集成电路中作高导热性能厚膜基片。能厚膜基片。能厚膜基片。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热厚膜基片及其制备方法


[0001]本专利技术属于混合集成电路领域，进一步来说涉及厚膜混合集成电路领域，具体来说，涉及一种高导热厚膜基片的制备方法。

技术介绍

[0002]在厚膜混合集成电路中，厚膜基片(简称基片)作为厚膜混合集成电路载体，如图1所示，在基片上设计了电路通道、印刷了电容、电阻等系列元器件，同时在基片上贴装大量的有源或无源元器件；为了更充分的利用厚膜基片的空间，提高混合集成电路的集成度，在厚膜基片中做了很多的埋层电路。因此，电路在运行过程中产生的大量的热，需要快速散出电路工作区域，所以，在在厚膜混合集成电路中必须考虑基片的热导率，否则大量的热聚集会造成局部电路的烧毁，从而引发整个电路的失效。当前，在厚膜基片中的导热往往是从厚膜基片材质入手，例如将氧化铝基片转变成氮化铝基片、或者转变成碳化硅基片、或者转化成复合基片(瓷釉金属基片、等离子喷涂基片等)。这些方案都是改变材料属性来进行的改善，然而材料属性的改变也伴随很多其它问题的到来，例如比重较氧化铝大，寄生电容大，难成型，甚至材料剧毒等问题。另一方面，从结构上提升导热效率，也是解决基片散热主要研究的课题。因此，如何在氧化铝厚膜基片的结构上，提升其导热率，是该高导热厚膜基片所需要考虑的问题。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：在不影响其电路载体功能的情况下，通过改变氧化铝厚膜基片的结构，从而增加厚膜基片的导热效率。
[0005]本专利技术的专利技术构思是：在厚膜基片芯片粘接背面开导热凹孔，填入导热材料，从而对厚膜基片上芯片运行的热量进行高效导热。
[0006]为此，本专利技术提供一种高导热厚膜基片，如图1、图2所示。包括：厚膜基片本体，导带或阻带，芯片焊接区，导热凹孔，磁控溅射层，金锡焊料层，铜块，纳米金浆料填充层，厚膜基片背面金属化层。
[0007]所述导带或阻带、芯片焊接区位于厚膜基片本体正面表面。
[0008]所述厚膜基片背面金属化层位于厚膜基片背面。
[0009]所述导热凹孔位于厚膜基片背面正对表面芯片焊接区的区域，凹孔深度为使芯片粘接处的基片厚度达到150μm～200μm。
[0010]所述磁控溅射层为在陶瓷凹孔底部的耐高温金属膜层，厚度为100μm～150μm。
[0011]所述金锡焊料层为铜块与凹孔底部的耐高温金属膜层之间的焊接层。
[0012]所述铜块位于凹孔中，与凹孔壁的间隙小于0.1mm。
[0013]所述纳米金浆料填充层位于铜块与凹孔的间隙中。
[0014]本专利技术所述的一种高导热厚膜基片的制备方法，包括：
[0015](1)首先，按照常规工艺在厚膜基片(厚度1mm)正面与背面(铂银浆料)印刷完成烘干待用；
[0016](2)根据厚膜基片上的芯片组装图1对芯片背面的基片位置进行预开孔。
[0017](3)对预开孔的位置，采用激光开凹孔，使芯片粘接处的厚度达到200μm。
[0018](4)采用磁控溅射在陶瓷凹孔中镀上Ti
‑
Pt
‑
Au膜层(厚度100μm)，该膜层即作为芯片下基片背面凹孔的散热器，也作为粘接层。
[0019](5)在凹孔中采用金锡合金焊技术焊接裸铜块，裸铜块大小与凹孔大小相仿，裸铜块尾端恰好与基片在同一平面，
[0020](6)采用纳米金浆料填充凹孔缝隙，在290℃下10分钟烘干。
[0021](7)采用超声清洗烘干更改结构后的氧化铝厚膜基片。
[0022](8)采用等离子清洗氧化铝厚膜基片，清洗完成备用。
[0023]通过上述步骤，一种高导热厚膜基片制备完成。
[0024]该专利技术的优点：
[0025]在不影响其电路载体功能的情况下，通过对厚膜基片的结构进行改进，提高了厚膜基片的热导率，从而提高散热效率，提升整体电路的热可靠性；可实现批量生产。
[0026]应用范围：广泛应用于功率混合集成电路中作高导热性能厚膜基片。
附图说明
[0027]图1为厚膜基片组装面平面布局示意图。
[0028]图2为本专利技术厚膜基片纵向结构示意图。
[0029]图中：
[0030]1为厚膜基片本体，2为导带1，3为导带2，4为芯片A，5为芯片B，6为导热凹孔，7 为磁控溅射区，8为金锡焊接裸铜区，9为铜块，10为纳米金浆料填充区，11为厚膜基片背面铂银层。
具体实施方式
[0031]结合图1、图2，下本专利技术实施例如下：
[0032]在一款大功率集成电路某54系列混合集成电路，由于该电路需要具备较高的导热性能，根据厚膜基片上芯片组装图1，故制备了图2的导热基片。具体制备步骤如下：
[0033](1)首先，按照常规工艺在厚膜基片(厚度1mm)正面与背面(铂银浆料)印刷完成烘干待用；
[0034](2)根据厚膜基片上的芯片组装图，对芯片背面的基片位置进行预开孔，大小与芯片尺寸相近；
[0035](3)对预开孔的位置，采用激光开凹孔，凹孔的底部距离芯片粘接处的距离约为200 μm。
[0036](4)采用磁控溅射在陶瓷凹孔中镀上Ti
‑
Pt
‑
Au膜层(厚度100μm)，该膜层即作为芯片下基片背面凹孔的底部散热器，也作为粘接层。
[0037](5)在凹孔中采用金锡合金焊技术焊接裸铜块(360℃，2分钟真空烧焊，焊片为 Au80Sn20焊片)，裸铜块大小与凹孔大小相仿(大约小0.1mm)，裸铜块尾端恰好与基片在同
一平面；如果不在同一平面，采用砂纸打磨去除多余部分。
[0038](6)采用纳米金浆料填充凹孔缝隙，在290℃下10分钟固化。
[0039](7)采用超声清洗烘干更改结构后的氧化铝厚膜基片。
[0040](8)采用等离子清洗(氮氢混合气体，氢占比3.5％)氧化铝厚膜基片，清洗完成备用。通过上述步骤，某54系列混合集成电路高导热厚膜基片制备完成，与原基片对比具备更高的导热率。
[0041]以上内容是结合最佳实施方案对本专利技术说做的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只限于这些说明。本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的情况下，可以在细节上进行各种修改，都应当视为属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热厚膜基片，包括：厚膜基片本体，导带或阻带，芯片焊接区，导热凹孔，磁控溅射层，金锡焊料层，铜块，纳米金浆料填充层，厚膜基片背面金属化层；所述导带或阻带、芯片焊接区位于厚膜基片本体正面表面；所述厚膜基片背面金属化层位于厚膜基片背面；所述导热凹孔位于厚膜基片背面正对表面芯片焊接区的区域，凹孔深度为使芯片粘接处的基片厚度达到150μm～200μm；所述磁控溅射层为在陶瓷凹孔底部的耐高温金属膜层，厚度为100μm～150μm；所述金锡焊料层为铜块与凹孔底部的耐高温金属膜层之间的焊接层；所述铜块位于凹孔中，与凹孔壁的间隙小于0.1mm；所述纳米金浆料填充层位于铜块与凹孔的间隙中。2.如权利要求1所述的一种高导热厚膜基片的制备方法，其特征在于，包括如下制备工艺：(1)按照常规工艺在氧化铝厚膜基片正面印刷层带、阻带或焊盘，在厚膜基片背面印刷金属层，烘干待用；(2)根据厚膜基片上的芯片组装图，在厚膜基片背面对对准正面芯片的区域，进行预开孔；(3)对预开孔的位置，采用激光开凹孔，使芯片粘接处的厚度达到150μm～200μm；(4)采用磁控溅射在陶瓷凹孔中镀上耐高温金属膜层，厚度为100μm～150μm；(5)在凹孔中采用金锡合金焊技术焊接裸铜块，裸铜块大小与凹孔大小相仿，裸铜块尾端恰好与基片背面...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超超，唐拓，周恒，刘金丽，陈毅，黄洁，徐永朋，李阳，
申请(专利权)人：贵州振华风光半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：