[发明专利]一种微波功率管用氮化铝基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是一种微波功率管用氮化铝基板及其制造方法，乃是针对SiC功率管或GaN功率管的高功率密度微波基板制造方法，属于微波功率管技术领域。

背景技术

随着SiC功率管或GaN功率管的迅速发展，器件的发热量迅速增加，会造成器件温度迅速升高，从而影响芯片的工作状态。因此，对互联基板散热性提出了更高的要求。而目前普遍使用较广的以高分子为基材以及氧化铝陶瓷为基材的两类基板，而随着器件功率的不断增大，两类基板已经很难满足使用要求。

对于高分子类基板，其由于成本低，便于成型，在封装互联领域应用最为广泛。但是其热导率低也非常的低，一般该类型热导率都低于1W/mK。一些高分子基板会通过在树脂中添加氮化铝粉体等进行改性，但是热导率都低于10W/mK。因此，对于SiC功率管或GaN功率管而言，越来越难以满足其使用要求。

对于氧化铝陶瓷基板，也是比较成熟的封装互联产品。其热导率一般在30W/mK左右。相对高分子基板，其热导率有了较大提升，能够满足一部分微波功率管的使用。但是，随着微波功率管的功率进一步提高，器件的体积不断缩小，单位功率密度迅速增加，30W/mK热导率也不能满足其使用。一些器件，采用氧化铝陶瓷加钨铜底座等方式，改进其散热性能，得到了较好效果。但是，这些产品结构需要采用陶瓷加金属底座封接方式，不利于器件体积减小。

氮化铝陶瓷，具有优良的散热性能。其热导率高达170W/mK以上。并且热膨胀系数也与芯片材料接近，能够形成良好的匹配。同时作为介质材料，其介电常数、介电损耗与氧化铝接近，满足微波传输的要求。因此，有着良好的应用前景。

发明内容

本发明提出的是一种微波功率管用氮化铝基板及其制造方法，其目的是获得一种高热导率基板以用于微波功率器件的封装互联，解决该类型器件的散热问题。

本发明的技术解决方案：一种微波功率管用氮化铝基板，其结构是表层金属布线；孔侧壁金属化；底面接地满金属化，在表层金属化上进行多管芯的焊接与互联，通过孔侧壁金属化与底面满金属化满足接地的需求，基板上的管芯发热量，通过氮化铝陶瓷，能够有效传递出去，以保证工作状态下的温度稳定性。

其制造方法，包括如下工艺步骤：

1）将混合均匀的氮化铝粉体、粘结剂、分散剂及溶剂通过流延设备，获得厚度均一的氮化铝生瓷带；

2）将几层上述生瓷带，通过干压机叠压成一层氮化铝生瓷块；

3）对层压后的生瓷带利用机械冲孔冲出孔侧壁金属化所需的孔及定位孔；

4）利用丝网印刷方式及钨金属化浆料进行表层金属化与底面金属化；

5）通过生切获得单个生瓷瓷件；

6）烧结获得单个熟瓷瓷件；

7）化学镀镍、化学镀金工艺对钨金属化进行镀覆，获得微波功率管用氮化铝基板。

本发明的优点：

1）利用氮化铝陶瓷及多层共烧工艺，获得多层布线高热导率陶瓷基板，解决SiC功率管或GaN功率管的封装互联散热问题，并能容易实现多管芯一体化设计，有效的减小器件的体积。

2）先层压，后冲孔，孔侧壁金属化，能够容易实现基板的多层互联。化学镀镍金工艺，容易实现孤岛金属化的镀镍镀金，避免压丝电镀，提高生产效率与产品一致性，适合大批量工业化生产。

附图说明

图1是微波功率管用氮化铝基板制造工艺流程图。

图2-1是微波功率管用氮化铝基板结构的仰视图。

图2-2是微波功率管用氮化铝基板结构的主视图。

具体实施方式

对照图2-1、图2-2，一种微波功率管用氮化铝基板，其通过流延、层压、打孔、孔侧壁金属化、印刷、生切、烧结、化学镀镍金，获得。其结构表层金属布线；孔侧壁金属化；底面接地满金属化。通过这种结构，表层金属化上进行多管芯的焊接与互联，通过孔侧壁金属化与底面满金属化满足接地的需求。基板上的管芯发热量，通过氮化铝陶瓷，能够有效传递出去，以保证工作状态下的温度稳定性。

对照图1，微波功率管用氮化铝基板的制造方法，包括如下工艺步骤:

1）通过流延，获得0.25-0.30mm厚度的氮化铝生瓷带；

2）将多层氮化铝生瓷带利用干压机叠压结合，层压压力为1.5kpsi-2.5kpsi；

3）对层压后的生瓷带利用机械冲孔机冲出产品电路互连所需的孔及定位孔，互连孔孔径为0.30-0.80mm，定位孔孔径为0.50-3.00mm；