CN103354221B - 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板 - Google Patents

用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板 Download PDF

Info

Publication number
CN103354221B
CN103354221B CN201310238565.9A CN201310238565A CN103354221B CN 103354221 B CN103354221 B CN 103354221B CN 201310238565 A CN201310238565 A CN 201310238565A CN 103354221 B CN103354221 B CN 103354221B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optics
electronic device
ceramic
pattern structure
withstand voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310238565.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103354221A (zh
Inventor
高鞠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Yunyin Technology Co ltd
Original Assignee
SUZHOU JINGPIN OPTICAL-ELECTRONICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU JINGPIN OPTICAL-ELECTRONICAL TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU JINGPIN OPTICAL-ELECTRONICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201310238565.9A priority Critical patent/CN103354221B/zh
Publication of CN103354221A publication Critical patent/CN103354221A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103354221B publication Critical patent/CN103354221B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括金属基体，并且在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层和高导热陶瓷层；所述耐压陶瓷层和高导热陶瓷层之间具有过渡层，并通过掩模对所述高导热陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座上形成金属电路层。本发明所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构，具有更大尺寸的金属基板，并且可以容纳多个光学和/或电子器件，而且所述的多个光学和/或电子器件之间具有良好的电隔离和热隔离。

Description

用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板
技术领域
本发明属于电子技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板。
背景技术
用于光学和/或电子的器件，如集成电路或者激光二极管均需要利用热传导材料来进行传热。为此需要采用金属基体，如铜基体，并且在所述光学和/或电子的器件与金属基体之间经常需要电隔离。而有些陶瓷材料具有较高的热传导效率并且对电是绝缘的。为此经常在光学和/或电子的器件与金属基体之间使用高导热的陶瓷材料作为用于提供电隔离而又仍然维持热传导性的中间材料。为了提供从光学和/或电子的器件向金属基体的高效传热，在陶瓷与金属基体之间提供良好的热界面是必需的。
而且在越来越多的应用中，需要将多个光学和/或电子器件耦合到具有电隔离和导热的功能结构中。而为了容纳多个光学和/或电子器件，需要使用更大尺寸的基体材料，例如需要使用更大的金属基体以及陶瓷板。然而如果将所述多个光学和/或电子器件耦合到单一界面的陶瓷组件上的时候，则各耦合的光学和/或电子器件之间将会导致热传递困难，而且可能会导致电性传导而发生短路。为此，需要在多个光学和/或电子器件之间提供电隔离和热隔离。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括金属基体，并且在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层和高导热陶瓷层；所述耐压陶瓷层和高导热陶瓷层之间具有过渡层，并通过掩模对所述高导热陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座所述多陶瓷层最上层上形成金属电路层。
其中，所述耐压陶瓷层的厚度为10-500um；所述耐压陶瓷层选自氧化铝，氮氧化铝或碳化硅中的一种或几种。所述的耐压陶瓷层能够防止高电压击穿的问题，提高所述结构的安全性和稳定性。
其中，所述耐压陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积或粉末烧结法制备得到。优选通过粉末烧结法制备得到。
其中，所述高导热陶瓷层的厚度为10-500um；并且优选为AlN、AlON或SiN。所述的高导热陶瓷层能够实现横向和径向的热传导，解决光学和/或电子部件的散热问题。
其中，所述高导热陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。
其中，所述过渡层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。
其中，所述金属基板与耐压陶瓷层之间通过活性钎焊接合。
其中，所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt%的Ag、0.8-1.0wt%的In、2.1-2.5wt%的Ti、1.2-1.5wt%的Si、5.2-7.2wt%的Sn、2.7-3.2wt%的Al、0.65-0.95wt%的Mn、1.8-2.1wt%的Ni、0.5-0.7wt%的Ce、0.1-0.2wt%的B和余量的Cu。
其中，所述金属电路层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积金属层，并通过干蚀刻得到所述金属电路层；或者所述金属电路层通过直接印刷金属浆料并烧结的方式制成。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
（1）本发明所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，具有更大尺寸的金属基板，并且可以容纳多个光学和/或电子器件，而且所述的多个光学和/或电子器件之间具有良好的电隔离和热隔离。
（2）本发明所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板中，所述的高导热陶瓷层的导热率大于50W/mK,能够实现径向有效的热传导和转移，解决光学和/或电子部件的散热问题；而且还具有高的耐电压击穿性能。
附图说明
图1为实施例1所述用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板的示意图。
图2为实施例2所述用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板的示意图。
具体实施方式
本发明所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括金属基体，并且在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层和高导热陶瓷层；所述耐压陶瓷层和高导热陶瓷层之间具有过渡层，并通过掩模对所述高导热陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座所述多陶瓷层最上层上形成金属电路层。所述耐压陶瓷层的厚度为10-500um；所述耐压陶瓷层选自氧化铝，氮氧化铝或碳化硅中的一种或几种。所述的耐压陶瓷层可以通过粉末烧结法制备得到。所述高导热陶瓷层的厚度为10-500um；并且优选为AlN、AlON或SiN。所述高导热陶瓷层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。所述过渡层可以通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。所述金属基板与耐压陶瓷层之间通过活性钎焊接合，所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt%的Ag、0.8-1.0wt%的In、2.1-2.5wt%的Ti、1.2-1.5wt%的Si、5.2-7.2wt%的Sn、2.7-3.2wt%的Al、0.65-0.95wt%的Mn、1.8-2.1wt%的Ni、0.5-0.7wt%的Ce、0.1-0.2wt%的B和余量的Cu。所述活性钎焊使用的钎料通过水雾法制备得到，其制备方法包括以下步骤：（1）将上述配比的金属粉末原料混合并加热熔化形成合金液，利用压力≥40MPa的雾化水对所述合金液进行冷却粉碎处理，形成合金粉末；（2）对所述合金粉末进行干燥和还原退火处理得到所述的钎料，其中还原退火气氛采用氢气退火，退火温度为250-300℃，退火时间为20-30分钟，还原退火后所述稀土预合金粉末中氧含量<2500ppm。在本发明中，所述的钎料改变以往配方由单质粉料混合钎焊后焊接曾均匀性差，成分易偏折，钎焊温度较高，质量稳定性差的等诸多缺点，提高了钎焊层与金属基体以及陶瓷层之间的浸润性，并且提高了钎焊层冶金接合的可靠性。
实施例1
如附图1所示，本实施例所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括铝或铝合金基体10，并且在所述金属基体上依次形成有SiC耐压陶瓷层20和AlN高导热陶瓷层40；所述SiC耐压陶瓷层20和AlN高导热陶瓷层40之间具有铝过渡层30，并通过掩模对所述AlN高导热陶瓷层40以及铝过渡层30进行选择性蚀刻形成多个隔离基座50；并且在所述隔离基座所述多陶瓷层最上层上形成金属电路层（图中未示出）。所述SiC耐压陶瓷层通过电弧离子镀沉积法制备到，厚度为200um。其中，所述铝过渡层的步骤采用以下工艺：抽真空度至5.0×10-4Pa，向真空镀膜室内通入纯度为99.99%的Ar，流量20sccm，并保持真空镀膜室内的工作真空度为50Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率10kW；同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压50V，频率20kHz，占空比90%来代替，基板沉积温度保持在20℃，沉积时间2分钟，沉积厚度为200nm；所述过渡层为非导电结构，而且导热性良好，采用该过渡层不仅能够使得所述耐压陶瓷层与所述导热陶瓷层之间具有良好的粘结性，而且还能进一步提高所述体系的导热性。而所述AlN高导热陶瓷层的步骤采用以下工艺，其反应体系为AlCl3-NH3-N2-H2，反应温度为420-450℃，工作压力为1200Pa,其中AlCl3的流量为50ml/min,NH3的流量为15-35ml/min,N2的流量为15-20ml/min，H2的流量为500ml/min，薄膜厚度为200μm。通过该实施例得到的结构的耐击穿电压大于5.0kV,所述陶瓷涂层的导热率大于100W/mK。本实施例所述的结构可以用于诸如LED等的光学器件或者线路板等电子器件，并且可以在单个的金属基板上密集布设多个光学和/或电子器件，而不必担心所述多个光学和/或电子器件之间的热传导和电传导。
实施例2
如附图2所示，本实施例所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括铝或铝合金基体10，并且在所述金属基体上依次形成有SiC耐压陶瓷层20和AlN高导热陶瓷层40；所述SiC耐压陶瓷层20和AlN高导热陶瓷层40之间具有铝过渡层30，所述铝合金基体10与所述SiC耐压陶瓷层20之间设置有活性钎焊层60；并通过掩模对所述AlN高导热陶瓷层40以及铝过渡层30进行选择性蚀刻形成多个隔离基座50；并且在所述隔离基座所述多陶瓷层最上层上形成金属电路层（图中未示出）。所述SiC耐压陶瓷层通过粉末烧结法制备得到，SiC耐压陶瓷层厚度为200μm。其中，所述过渡层的步骤采用以下工艺：抽真空度至5.0×10-4Pa，向真空镀膜室内通入纯度为99.99%的Ar，流量20sccm，并保持真空镀膜室内的工作真空度为50Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率10kW；同时开启偏压电源，偏压电源为高频脉冲偏压电源，电压50V，频率20kHz，占空比90%来代替，基板沉积温度保持在20℃，沉积时间2分钟，沉积厚度为200nm；所述过渡层为非导电结构，而且导热性良好，采用该过渡层不仅能够使得所述耐压陶瓷层与所述导热陶瓷层之间具有良好的粘结性，而且还能进一步提高所述体系的导热性。而所述AlN高导热陶瓷层的步骤采用以下工艺，其反应体系为AlCl3-NH3-N2-H2，反应温度为420-450℃，工作压力为1200Pa,其中AlCl3的流量为50ml/min,NH3的流量为15-35ml/min,N2的流量为15-20ml/min，H2的流量为500ml/min，薄膜厚度为200μm。并且所述活性钎焊采用上述水雾法制备得到，而使用的钎料中含有0.5wt%的Ag、0.8wt%的In、2.1wt%的Ti、1.5wt%的Si、7.2wt%的Sn、2.7wt%的Al、0.65wt%的Mn、1.8wt%的Ni、0.5wt%的Ce、0.1wt%的B和余量的Cu。通过该实施例得到的结构的耐击穿电压大于5.0kV,所述陶瓷涂层的导热率大于100W/mK。本实施例所述的结构可以用于诸如LED等的光学器件或者线路板等电子器件，并且可以在单个的金属基板上密集布设多个光学和/或电子器件，而不必担心所述多个光学和/或电子器件之间的热传导和电传导。
对于本领域的普通技术人员而言，应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内，可以采用等同替换或等效变换形式实施上述实施例。本发明的保护范围并不限于具体实施方式部分的具体实施例，只要没有脱离发明实质的实施方式，均应理解为落在了本发明要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，包括金属基体，其特征在于在所述金属基体上依次形成有耐压陶瓷层和高导热陶瓷层；所述耐压陶瓷层和高导热陶瓷层之间具有过渡层，并且通过掩模对所述高导热陶瓷层以及过渡层进行选择性蚀刻形成多个隔离基座；并且在所述隔离基座所述多陶瓷层最上层上形成金属电路层；所述金属基板与耐压陶瓷层之间通过活性钎焊接合，所述活性钎焊使用的钎料含有0.5-0.8wt％的Ag、0.8-1.0wt％的In、2.1-2.5wt％的Ti、1.2-1.5wt％的Si、5.2-7.2wt％的Sn、2.7-3.2wt％的Al、0.65-0.95wt％的Mn、1.8-2.1wt％的Ni、0.5-0.7wt％的Ce、0.1-0.2wt％的B和余量的Cu，所述活性钎焊使用的钎料通过水雾法制备得到，其制备方法包括以下步骤：(1)将上述配比的金属粉末原料混合并加热熔化形成合金液，利用压力≥40MPa的雾化水对所述合金液进行冷却粉碎处理，形成合金粉末；(2)对所述合金粉末进行干燥和还原退火处理得到所述的钎料，其中还原退火气氛采用氢气退火，退火温度为250-300℃，退火时间为20-30分钟，还原退火后所述合金粉末中氧含量<2500ppm。
2.根据权利要求1所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述耐压陶瓷层的厚度为10-500um；所述耐压陶瓷层选自氧化铝，氮氧化铝或碳化硅中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述耐压陶瓷层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积、等离子增强化学气相沉积或粉末烧结法制备得到。
4.根据权利要求1所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述高导热陶瓷层的厚度为10-500um；并且所述高导热陶瓷层为AlN、AlON或SiN。
5.根据权利要求4所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述高导热陶瓷层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。
6.根据权利要求1所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述过渡层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积法制备得到。
7.根据权利要求3所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述耐压陶瓷层通过粉末烧结法制备得到。
8.根据权利要求1或2所述的用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板，其特征在于所述金属电路层通过溅射、蒸镀、电弧沉积、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积金属层，并通过干蚀刻得到所述金属电路层；或者所述金属电路层通过直接印刷金属浆料并烧结的方式制成。
CN201310238565.9A 2013-06-17 2013-06-17 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板 Active CN103354221B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310238565.9A CN103354221B (zh) 2013-06-17 2013-06-17 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310238565.9A CN103354221B (zh) 2013-06-17 2013-06-17 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103354221A CN103354221A (zh) 2013-10-16
CN103354221B true CN103354221B (zh) 2016-02-03

Family

ID=49310571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310238565.9A Active CN103354221B (zh) 2013-06-17 2013-06-17 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103354221B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700075495A1 (it) * 2017-07-05 2019-01-05 Sacmi Metodo e impianto per la realizzazione di prodotti ceramici

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569625A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 中国计量学院 一种大功率led散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板
CN202753512U (zh) * 2012-07-11 2013-02-27 铜陵颐和泰新材料股份有限公司 一种铝基陶瓷复合结构覆铜板
CN103079339A (zh) * 2013-01-28 2013-05-01 深圳市泓亚光电子有限公司 一种金属陶瓷复合基板及其制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005032225A1 (ja) * 2003-09-25 2005-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba セラミック回路基板、その製造方法およびパワーモジュール

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569625A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 中国计量学院 一种大功率led散热用覆铜线路铝碳化硅陶瓷基板
CN202753512U (zh) * 2012-07-11 2013-02-27 铜陵颐和泰新材料股份有限公司 一种铝基陶瓷复合结构覆铜板
CN103079339A (zh) * 2013-01-28 2013-05-01 深圳市泓亚光电子有限公司 一种金属陶瓷复合基板及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103354221A (zh) 2013-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105777210B (zh) 一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法
CN111455205B (zh) 一种具有夹层结构的高导热低膨胀Diamond-Cu复合材料的制备方法
CN101916731B (zh) 一种陶瓷绝缘膜导热基板及其制作方法
CN102409299B (zh) 一种氧化物陶瓷溅射靶的制备方法
CN106958009A (zh) 一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法
CN103917043B (zh) 图案化多绝缘材质电路基板
CN103338588B (zh) 高导热绝缘金属基印刷电路板
CN102917534A (zh) 基于dlc薄膜涂层的陶瓷基板
CN103327735B (zh) 高导热绝缘金属基印刷电路板
CN102409300A (zh) 氧化物陶瓷溅射靶及其制备方法和所用的钎焊合金
CN103354219B (zh) 用于光学和电子器件的图案化功能结构基板
CN103354221B (zh) 用于光学和电子器件的多陶瓷层图案化结构基板
CN103354699B (zh) 多陶瓷层印刷线路板
CN103354698B (zh) 用于光学和电子器件的图案化陶瓷层印刷线路基板
CN103346241B (zh) 白色led灯的封装结构
CN103354222B (zh) 用于光学和电子器件的多层复合陶瓷层图案化结构基板
CN103354697B (zh) 用于光学和电子器件的图案化复合陶瓷层印刷线路基板
CN103354220B (zh) 用于光学和电子器件的图案化结构基板
CN202918581U (zh) 一种基于dlc薄膜涂层的陶瓷基板
CN103354269B (zh) 高可靠性smd led封装结构
CN103354254B (zh) 多陶瓷层led封装结构
CN103855125B (zh) 高导热图案化电路基板
CN203339213U (zh) 高导热荧光绝缘led封装结构
CN103325921B (zh) 高导热荧光绝缘led封装结构
CN103325743B (zh) 高可靠性绝缘导热基板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: FenHu FenHu Avenue in Wujiang District of Suzhou City, Jiangsu province 215211 No. 558 No. two on the third floor of the building of scientific research innovation park (South)

Patentee after: SUZHOU JINGPIN ADVANCED MATERIALS Co.,Ltd.

Address before: FenHu FenHu Avenue in Wujiang District of Suzhou City, Jiangsu province 215211 No. 558 No. two on the third floor of the building of scientific research innovation park (South)

Patentee before: SUZHOU JINGPIN OPTOELECTRONICS Inc.

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230818

Address after: No. 15 Tianyuan Road, Tianhuangping Town, Anji County, Huzhou City, Zhejiang Province, 313000 (self declared)

Patentee after: Zhejiang Yunyin Technology Co.,Ltd.

Address before: 215,211 Floor 3, Scientific Research Building 2, Science Park, No. 558, Fenhu Avenue, Fenhu Town, Wujiang District, Suzhou, Jiangsu Province (South)

Patentee before: SUZHOU JINGPIN ADVANCED MATERIALS Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right