[发明专利]提高导热和过流能力的基板制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基板的制作方法，特别涉及一种提高导热和过流能力的基板制作方法，它直接应用的领域是大功率电路工艺制造领域。

背景技术

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、Al₂O₃-DBC、AlN-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1.5A/mm，散热能力也不够，其热导率小于37W/m·K；环氧基印制板散热能力不够，其热导率小于0.5W/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；AlN-DBC也不成熟。

文献1“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，P130~134）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No.4，P28~31）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20~25W/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。

发明内容

为解决上述基板热导率低、过流能力低等问题，本发明提出了一种提高导热和过流能力的基板制作方法，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，本发明提供一种提高导热和过流能力的基板制作方法，步骤包括：

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。

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50.8mm×50.8mm×0.381mm、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±5nm/300±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±5.0μm/1.4±0.4μm，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：

（1）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。