一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法与流程

本发明涉及半导体封装，具体为一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法。

背景技术：

1、陶瓷薄膜电路基板是一种应用广泛的电子元件基板材料，凭借着高集成度、小体积、尺寸精度高等特点，多应用于高频和大功率的场合。

2、覆铜陶瓷薄膜电路板在陶瓷基板溅射铜种子层后，再使用镀覆工艺完成电线路制备，但与基板结合力较弱，导致薄膜电路板的使用寿命降低，从而影响其可靠性。

3、相比之下，覆铝陶瓷电路板由于铝层具有较小的屈服应力和更好的塑性，可以明显增强基板的耐热循环可靠性，从而延长其寿命。然而，铝在陶瓷上浸润性较差，烧结温度需要达到900℃以上，在高温烧结冷却过程中，覆铝液面容易发生收缩现象，形成缩孔、鼓包等缺陷，造成良品率过低。制备覆铝陶瓷薄膜电路板的难点主要在于高温烧结凝固过程中，铝熔体在表面不均匀地凝固，产生缩孔、隆起等表面缺陷。

4、因此，我们提出一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：陶瓷基板金属化：采用真空磁控溅射方式在陶瓷基板的上表面和下表面分别溅射一层ti层；采用丝网印刷工艺将al/zn合金浆料涂覆在ti层上，随后烘干，形成铝合金金属化层；

5、步骤二：浸润性烧结：取步骤一中得到的陶瓷基板，放入真空炉中进行浸润性烧结，随炉冷却出炉，得到铝金属化层；

6、步骤三：刻蚀电线路：在步骤二中得到的陶瓷基板表面覆感光干膜，感光干膜表面图形化，依次在感光干膜的表面进行显影、蚀刻、褪膜、清洗、烘干，得到刻蚀后覆铝薄膜电路板。

7、进一步的，所述步骤一中磁控溅射工作条件为：溅射功率3-7kw，氩气流量30-35sccm，溅射压力0.1-0.4pa，真空度为5×10-5-1×10-4pa。

8、进一步的，所述步骤一中ti层的厚度为10-80nm。

9、进一步的，所述步骤一中al/zn合金浆料包括以下质量百分比成分：70-80％合金金属、20-30％有机溶剂。

10、进一步的，所述合金金属包括以下质量百分比成分：70-90％铝、10-30％锌。

11、进一步的，所述有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、松油醇中的一种或多种混合。

12、进一步的，所述al/zn合金浆料经玻璃棒搅拌5-10min，再通过三辊研磨机研磨4-6遍，即可。

13、进一步的，所述步骤一中丝网印刷工艺条件为：印刷目数300-500目。

14、进一步的，所述步骤一中烘干工艺条件为：烘干温度110-140℃，烘干时间20-40min。

15、进一步的，所述步骤一中铝合金金属化层的厚度为10-15μm。

16、进一步的，所述步骤二中浸润性烧结工艺条件为：烧结温度580-600℃，在氮气保护条件下，依次在真空度为100-150pa条件下保温1.5-2.0h，在真空度0.1-5.0pa条件下保温2-4h。

17、进一步的，所述步骤二中烧结后铝金属化层表面成分为高纯铝，包括以下重量百分数的成分：al≥99.8％、zn≤0.1％、其他元素≤0.1％。

18、进一步的，所述步骤二中铝金属化层的厚度为5-10μm。

19、进一步的，所述步骤三中使用5-10wt％氢氧化钠溶液进行褪膜。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、1.本发明的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，通过将陶瓷基板表面金属化，以增强铝金属与陶瓷的浸润性，从而形成均匀且高可靠性的薄膜；本发明创新地使用al/zn合金浆料，通过降低铝金属的熔点，实现在低温烧结条件下(＜660℃)，将al与陶瓷进行熔融高可靠性浸润连接。同时，在高温真空条件下，zn元素具有较强的挥发性，在保温一段时间后，即可实现高纯铝与陶瓷的键合，从而制备出铝基陶瓷薄膜电路板母板；相比于覆铜陶瓷薄膜电路板的制备方式，本发明的制备方法显著增强了覆铝陶瓷薄膜电路板的热循环可靠性。

22、2.本发明的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，利用al/zn合金浆料熔融状态时，zn元素熔融金属沸点较低且在真空中易挥发吸热特性，可显著加快其熔融凝固冷却过程，消除表面因收缩张力造成的表面缺陷，成功解决了烧结后铝金属化层的缩孔和隆起等表面缺陷问题，能够高效制备覆铝陶瓷薄膜电路板。

技术特征：

1.一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中磁控溅射工作条件为：溅射功率3-7kw，氩气流量30-35sccm，溅射压力0.1-0.4pa，真空度为5×10-5-1×10-4pa。

3.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中al/zn合金浆料包括以下质量百分比成分：70-80％合金金属、20-30％有机溶剂。

4.根据权利要求3所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述合金金属包括以下质量百分比成分：70-90％铝、10-30％锌；所述有机溶剂为无水乙醇、异丙醇、松油醇中的一种或多种混合。

5.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中丝网印刷工艺条件为：印刷目数300-500目。

6.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中烘干工艺条件为：烘干温度110-140℃，烘干时间20-40min。

7.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤一中铝合金金属化层的厚度为10-15μm。

8.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤二中浸润性烧结工艺条件为：烧结温度580-600℃，在氮气保护条件下，依次在真空度为100-150pa条件下保温1.5-2.0h，在真空度为0.1-5.0pa条件下保温2-4h。

9.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤二中铝金属化层的厚度为5-10μm。

10.根据权利要求1所述的一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法，其特征在于：所述步骤二中烧结后铝金属化层表面成分为高纯铝，包括以下重量百分数的元素：al≥99.8％、zn≤0.1％、其他元素≤0.1％。

技术总结
本发明涉及半导体封装技术领域，具体为一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法。本发明采用真空溅射方式在陶瓷基板的上下表面分别溅射Ti层，再采用丝网印刷工艺将Al/Zn合金浆料涂覆在Ti层上，烘干后进行浸润性烧结，得到铝金属化层，最后，经图形转移到感光干膜的表面上，依次在感光干膜的表面进行显影、蚀刻、褪膜、清洗、烘干，得到成型后的金属图形。本发明利用Al/Zn合金浆料熔融状态时，Zn元素熔融金属沸点较低且在真空中易挥发吸热特性，可显著加快其熔融凝固冷却过程，成功解决了烧结后铝金属化层的缩孔和隆起等表面缺陷问题，能够高效制备覆铝陶瓷薄膜电路。

技术研发人员：韩正尧,高远,欧阳鹏,王斌,武威
受保护的技术使用者：江苏富乐华功率半导体研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6