[发明专利]一种三维陶瓷基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三维陶瓷基板，该三维陶瓷基板包括平面陶瓷基板和设于所述平面陶瓷基板上的陶瓷腔体,其中，所述平面陶瓷基板为电镀陶瓷基板(DPC)、高温键合陶瓷基板(DBC)、厚膜陶瓷基板(TFC)或其他工艺制备的陶瓷基板,其表面设有金属线路层，所述陶瓷腔体由免烧陶瓷浆料低温固化制备，结构为圆环形、正方环形、长方环形或其他闭合环形。本发明还公开了该三维陶瓷基板制备方法。本发明制备的三维陶瓷基板结构强度高、耐热性好、抗腐蚀(耐酸、耐碱、耐水)，采用低温工艺制备，且材料成本低，可满足白光/紫外LED及高端传感器气密封装需求。

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，具体涉及一种三维陶瓷基板及其制备方法。

背景技术

目前，为了满足功率器件散热和可靠性要求，一般采用热导率高、绝缘性和气密性良好的陶瓷作为基板。为了实现气密封装，通常在含有金属线路层的陶瓷基板表面设置腔体(围坝)结构，将芯片贴装于腔体内的金属线路上，向腔体内填充封装胶、惰性气体或者抽真空，再与封装盖板焊接实现气密封装(如图1)。

另外，对于LED封装而言，在平面陶瓷基板上封装LED芯片时，传统透镜制备工艺(Molding工艺)设备昂贵，荧光粉胶流动导致荧光粉分布不均，进而影响LED模组光学性能。LED封装若采用含腔体的三维陶瓷基板，则可免去透镜制备工艺；由于腔体限制了荧光粉胶的自由流动，保证了荧光粉分布均匀性，提高了批量制造的一致性。

目前常见的含腔体结构陶瓷基板(三维陶瓷基板)制备方法主要有以下四种：一是采用低温共烧或高温共烧技术制备的陶瓷基座(LTCC/HTCC)，其热导率较低，图形精度差；二是如专利CN201420534314.5所述，在厚膜陶瓷基板(TFC)上印刷陶瓷浆料并高温烧结得到腔体结构(如图2)。此方法制备的腔体结构致密，与陶瓷基板结合强度高，具有良好的可靠性。但由于厚膜陶瓷基板采用丝网印刷制备金属线路，线路精度差、表面不平整等问题，难以满足高精度封装要求；同时，由于单次印刷陶瓷浆料厚度有限(0.15mm)，需多次印刷才能获得所需腔体厚度(0.3-1mm)，效率较低，且重复印刷导致腔体形状和精度难以得到保证。

三是如专利CN201610944502.9所述，将带孔基板(金属或陶瓷材料)粘结在平面陶瓷基板上制备含腔体结构的三维陶瓷基板(如图3)。由于平面陶瓷基板(DPC)采用半导体微加工技术，线路精度高，表面平整，可满足各种芯片封装要求；同时，粘结方案工艺简单，制造效率高，易实现量产。然而，此种方案中腔体结构与陶瓷基板结合强度较低，可靠性较差。在固晶或高温使用过程中，粘胶易出现黄变，导致腔体脱落，降低封装模组气密性与可靠性。

四是如专利CN201610995080.8所述，使用光刻显影技术在陶瓷基片上制备出线路层以及环形结构，通过多次电镀、磨平来制备具有一定厚度的腔体结构(如图4)。该方法通过在DPC基板上直接电镀制备金属腔体，线路精度高，腔体与陶瓷基板结合强度高，气密性好，能满足器件散热与气密性封装要求。但对于具有一定厚度(0.5-1mm)的腔体而言，由于电镀生长速度低，工艺时间较长，成本极高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种三维陶瓷基板及其制备方法。该三维陶瓷基板包括平面陶瓷基板和设于平面陶瓷基板表面的陶瓷腔体，陶瓷腔体由免烧陶瓷浆料低温固化制备而成。该三维陶瓷基板结构强度高、耐热性好、抗腐蚀(耐酸、耐碱、耐水)，且材料成本低，可满足白光/紫外LED及高端传感器气密封装需求。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供

一种三维陶瓷基板，该三维陶瓷基板包括平面陶瓷基板和设于所述平面陶瓷基板上的陶瓷腔体；

所述平面陶瓷基板为电镀陶瓷基板(DPC)、高温键合陶瓷基板(DBC)、厚膜陶瓷基板(TFC)或其他工艺制备的陶瓷基板，表面设有金属线路层；

所述陶瓷腔体由免烧陶瓷浆料低温固化制备，结构为圆环形、正方环形、长方环形或其他闭合环形。