[发明专利]一种含金属腔体的三维陶瓷基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含金属腔体的三维陶瓷基板，包括平面陶瓷基板，该三维陶瓷基板还包括设于所述平面陶瓷基板上的金属腔体；所述平面陶瓷基板包括陶瓷基片，所述陶瓷基片的表面设有多个独立线路和环形铜镀层，呈多排多列布置；所述金属腔体包括电镀键合层和金属孔板，所述金属孔板包括金属片和镂空孔，所述镂空孔的结构和尺寸与所述环形铜镀层的内孔结构和尺寸相匹配；且所述金属孔板通过所述电镀键合层实现与所述平面陶瓷基板的连接。本发明还提供了一种该三维陶瓷基板的制备方法。本发明含金属腔体的三维陶瓷基板，强度高、耐热性好、耐腐蚀，制备工艺简单，材料成本低。

技术领域

本发明属于电子制造技术领域，更具体地，涉及一种含金属腔体的三维陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

白光LED(Light Emitting Diode，发光二极管)相比于传统照明光源(白炽灯、荧光灯等)，具有光效高、使用寿命长、节能环保等优点。目前白光LED一般采用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉来获得白光，如图1所示。荧光粉胶层一般采用涂覆工艺制备，由于荧光粉沉淀(浓度不均匀)或胶层厚度不均匀，导致LED模组发光存在空间颜色均匀性等问题；此外，为了提高模组出光效率，通常采用模顶(Molding)工艺制备透镜。

为了降低白光LED封装成本，解决空间颜色均匀性等问题，研发人员提出采用高分子材料制备围坝，形成腔体结构(容纳LED芯片，并充填荧光粉胶)。由于封装工艺简单(无需制备透镜)，荧光粉胶层厚度均匀，特别适合COB(板上芯片封装)、多芯片集成封装等LED封装需求，但由于高分子材料耐热性差，热导率低，难以满足大功率LED或高温环境下LED器件封装需求。为此，研发人员提出采用具有陶瓷围坝结构的LTCC(低温共烧陶瓷基板)来封装白光LED。工程上为了降低LTCC制备温度，在陶瓷胚料中添加了玻璃粉，致使LTCC综合热导率低(2-3W/m.K)，且工艺成本高，难以在白光LED封装中广泛应用。

专利CN204102938提出采用丝网印刷+高温烧结技术在陶瓷基片上直接制备陶瓷围坝，如图2所示。由于丝网印刷图形精度差，且陶瓷浆料烧结温度高(一般大于850度)，该技术仅适用于在厚膜陶瓷基板TFC上制备陶瓷围坝；专利CN106783755提出通过电镀加厚直接制备含金属围坝的陶瓷基板方法，如图3所示。由于采用了多次“光刻+电镀”技术，工艺时间长(大于10小时)，成本高；此外，还有研究者提出在陶瓷基板上粘结金属或陶瓷围坝，制备三维封装基板。但粘胶材料耐热性与耐老化性能差(如抗紫外线等)，且陶瓷、金属、粘胶材料热膨胀系数(CTE)差较大，严重影响了LED器件可靠性。

综上所述，现有三维封装基板要么采用高温工艺制备，要么采用电镀和低温粘接工艺制备，都存在一些技术缺陷，限制了其批量生产与应用。另一方面，对于紫外/深紫外LED、加速度计、陀螺仪等精密电子器件，或在高温高湿等恶劣环境下使用的电子器件，必须选用具有腔体结构的三维基板，实现气密封装(芯片置于腔体中，防止外界水汽、氧气、灰尘等影响)，因此，开发三维封装基板制备技术意义重大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种含金属腔体的三维陶瓷基板及其制备方法，其目的在于，通过电镀键合快速制备具有金属腔体的三维封装基板，满足电子器件气密封装需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种含金属腔体的三维陶瓷基板，包括平面陶瓷基板，该三维陶瓷基板还包括设于所述平面陶瓷基板上的金属腔体；

所述平面陶瓷基板包括陶瓷基片，所述陶瓷基片的表面设有多个独立线路和环形镀铜层，呈多排多列布置；

所述金属腔体包括电镀键合层和金属孔板，所述金属孔板设于所述环形镀铜层的上方，包括金属片和镂空孔，所述镂空孔的结构和尺寸与所述环形镀铜层内孔的结构和尺寸相匹配；且

所述金属孔板通过所述电镀键合层实现与所述平面陶瓷基板连接，从而形成含金属腔体的三维陶瓷基板。