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金属和陶瓷基板的一体化方法、基板结构及封装结构技术

技术编号:44235253 阅读:1 留言:0更新日期:2025-02-11 13:37
本发明专利技术提供一种金属和陶瓷基板的一体化方法、基板结构及封装结构。其中的一种一体化方法包括:表面处理陶瓷基板原料并按预设的第一规格切割成初始陶瓷基板;表面处理金属片原料并按预设的第二规格切割成初始金属片;将若干初始陶瓷基板和初始金属片以交替相隔的方式依次叠加并压紧,得到陶瓷基板和金属片的组合体;烧结组合体,形成MCMI母板;按照预设的第三规格切割MCMI母板,得到层数和MCMI母板的层数相同的第一MCMI薄片;研磨和抛光第一MCMI薄片,得到预处理MCMI薄片;将预处理MCMI薄片进行表面金属化处理,得到MCMI基板。本发明专利技术中的MCMI基板即多层陶瓷金属一体化基板运用于封装结构时,可以减少封装结构中的界面层数量,提高散热效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于电力电子、微电子封装的基板,尤其涉及一种金属和陶瓷基板的一体化方法、基板结构及封装结构


技术介绍

1、电力电子器件和大功率led传统封装用的金属化陶瓷基板主要为平面结构,芯片所产生的热量经过金属化陶瓷基板,传输到热沉(heat sink)散发到周围环境中。传统的金属化陶瓷基板主要包括dbc、dba、amb、dpc基板等。传统的封装结构,芯片产生的热量需要依次经过钎焊层、金属化陶瓷基板、钎焊层,最后传导至热沉。散热路径中较多的界面层会带来较大热阻,不利于芯片产生的热量快速散发出去,产生的热量累积会导致节温升高。

2、对于电力电子器件来说,如图1所示,芯片产生的热量经过一层钎焊层后,再经过dbc或dba或amb,然后还要经过一层钎焊层,最后传输到热沉(heat sink),经过主动或被动方式散热到周围环境中。整个传热途径需要经过约6层界面层方可顺利到达热沉。另外如果为了减少热阻,将陶瓷直接烧结或焊接在热沉上,这种结构会导致热沉和陶瓷变形严重,特别是利用dbc工艺将厚铜直接烧结在陶瓷基板上,整体翘曲变形十分严重,以至于无法应用,即使经过纠正工艺,勉强应用也会导致可靠性较差。

3、对于大功率led来说,如图2所示,芯片产生的热量先经过一层钎焊层,后经过dpc基板,再经过一层钎焊层,然后到达铜层散热块,最后再经过一层钎焊层,才能传输至热沉,经过主动或被动散热,将热量散到周围环境中。整个传热途径需要经过6层热阻才能最终到达热沉(铝基板或铜基板)。另外,在大功率led封装中,较多采用的是倒装芯片封装(fc封装)或传统封装,芯片两个电极之间的间距一般小于200微米,如果采用常规的dbc、dba、amb工艺,则很难满足最小线距为200微米的要求,所以只能采用dpc将铜层厚度增厚到100微米左右,才能有200微米的线距保证。但是100微米厚度的铜层导热能力欠佳。

4、因此,需要一种封装结构可以提高散热效果的技术方案。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种金属和陶瓷基板的一体化方法、基板结构及封装结构,通过金属和陶瓷基板的一体化方法得到的mcmi基板即多层陶瓷金属一体化基板运用于封装结构时,可以减少封装结构中的界面层数量,提高散热效果。

2、本专利技术提供的第一种金属和陶瓷基板的一体化方法,包括以下具体步骤:

3、表面处理陶瓷基板原料并按预设的第一规格切割成初始陶瓷基板;

4、表面处理金属片原料并按预设的第二规格切割成初始金属片;

5、将若干所述初始陶瓷基板和所述初始金属片以交替相隔的方式依次叠加并压紧,得到陶瓷基板和金属片的组合体;

6、烧结所述组合体,形成mcmi母板;

7、按照预设的第三规格切割所述mcmi母板,得到层数和所述mcmi母板的层数相同的第一mcmi薄片;

8、研磨和抛光所述第一mcmi薄片,得到预处理mcmi薄片;

9、将所述预处理mcmi薄片进行表面金属化处理,得到mcmi基板。

10、在一种可能的实现方式中,在第一种金属和陶瓷基板的一体化方法中,表面处理陶瓷基板原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择陶瓷基板表面处理方法。

11、在一种可能的实现方式中,在第一种金属和陶瓷基板的一体化方法中,表面处理金属片原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择金属片表面处理方法。

12、本专利技术还提供第一种基板结构,采用如上述的第一种金属和陶瓷基板的一体化方法制作得到。

13、本专利技术还提供第一种封装结构,基于上述的第一种基板结构封装得到。

14、本专利技术提供的第二种金属和陶瓷基板的一体化方法,包括以下具体步骤:

15、表面处理陶瓷基板原料并按预设的第一规格切割成初始陶瓷基板;

16、表面处理金属片原料并按预设的第二规格切割成初始金属片;

17、将若干所述初始陶瓷基板和所述初始金属片以交替相隔的方式依次叠加并压紧,得到陶瓷基板和金属片的组合体;

18、烧结所述组合体,形成mcmi母板;

19、按照预设的第三规格切割所述mcmi母板,得到层数和所述mcmi母板的层数相同的第一mcmi薄片;

20、将至少两个所述第一mcmi薄片组合烧结在一起,得到第二mcmi薄片;

21、研磨和抛光所述第二mcmi薄片,得到预处理mcmi薄片;

22、将所述预处理mcmi薄片进行表面金属化处理,得到mcmi基板。

23、在一种可能的实现方式中,在第二种金属和陶瓷基板的一体化方法中,表面处理陶瓷基板原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择陶瓷基板表面处理方法。

24、在一种可能的实现方式中,在第二种金属和陶瓷基板的一体化方法中,表面处理金属片原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择金属片表面处理方法。

25、本专利技术还提供第二种基板结构,采用如上述的第二种金属和陶瓷基板的一体化方法制作得到。

26、本专利技术还提供第二种封装结构,基于如上述的第二种基板结构封装得到。

27、本专利技术提供的技术方案至少具有以下有益效果:

28、1、采用本专利技术的mcmi基板,可以实现大功率led窄线距的要求,特别是适合窄线距高散热的flip-chip封装的要求;

29、2、采用本专利技术的mcmi基板,可以将电力电子器件的封装热阻界面由6层降低到4层,显著提高散热性能;

30、3、采用本专利技术的mcmi基板,可以任意组合各种类型和取向,实现各种信号互联,非常适合高密度3d互连封装,可以部分取代高密度互连基板(hdi)、低温共烧陶瓷基板(ltcc)、高温共烧陶瓷基板(htcc);

31、4、采用本专利技术的mcmi基板,可以实现热膨胀系数在金属和陶瓷之间的任意设计;

32、5、采用本专利技术的mcmi基板,可以将dbc基板直接烧结在mcmi上,减少热阻界面的同时,没有任何变形,明显提高电力电子器件的可靠性。

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【技术保护点】

1.一种金属和陶瓷基板的一体化方法,其特征在于,包括以下具体步骤:

2.根据权利要求1所述的一体化方法,其特征在于,表面处理陶瓷基板原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择陶瓷基板表面处理方法。

3.根据权利要求1所述的一体化方法,其特征在于,表面处理金属片原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择金属片表面处理方法。

4.一种基板结构,其特征在于,采用如权利要求1至3中任一项所述的一体化方法制作得到。

5.一种封装结构,其特征在于,基于如权利要求4所述的基板结构封装得到。

6.一种金属和陶瓷基板的一体化方法,其特征在于,包括以下具体步骤:

7.根据权利要求6所述的一体化方法,其特征在于,表面处理陶瓷基板原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择陶瓷基板表面处理方法。

8.根据权利要求6所述的一体化方法,其特征在于,表面处理金属片原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择金属片表面处理方法。

9.一种基板结构,其特征在于,采用如权利要求6至8中任一项所述的一体化方法制作得到。

10.一种封装结构,其特征在于,基于如权利要求9所述的基板结构封装得到。

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【技术特征摘要】

1.一种金属和陶瓷基板的一体化方法,其特征在于,包括以下具体步骤:

2.根据权利要求1所述的一体化方法,其特征在于,表面处理陶瓷基板原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择陶瓷基板表面处理方法。

3.根据权利要求1所述的一体化方法,其特征在于,表面处理金属片原料时,根据烧结所述组合体所需采用的工艺和所述陶瓷基板原料的具体材料选择金属片表面处理方法。

4.一种基板结构,其特征在于,采用如权利要求1至3中任一项所述的一体化方法制作得到。

5.一种封装结构,其特征在于,基于如权利要求4所述的基板结构封装得到。

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【专利技术属性】
技术研发人员:井敏张继东
申请(专利权)人:张继东
类型:发明
国别省市:

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