一種陶瓷金屬復合基板的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種陶瓷金屬復合基板，主要包括超薄陶瓷片、導熱膠和金屬基板；所述超薄陶瓷片由微米顆粒和納米顆粒組成，所述微米顆粒間相互接觸，所述納米顆粒填充在所述微米顆粒間的空隙，所述納米顆粒占所述超薄陶瓷片體積的12~28%；所述導熱膠包含一維高導熱材料，所述一維高導熱材料相互搭接形成導熱網絡結構；所述金屬基板的表面設有粗糙度或紋理；所述導熱膠填充在所述超薄陶瓷片和所述金屬基板之間。本實用新型的陶瓷金屬復合基板導熱性能好，與芯片的熱匹配性能好，有利于基板向小、輕、薄方向發展。導熱膠包含一維高導熱材料，降低了超薄陶瓷片與金屬基板間的熱阻。
【專利說明】
一種陶瓷金屬復合基板
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子封裝領域，尤其涉及一種陶瓷金屬復合基板。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著電子信息技術的飛速發展，芯片的集成度不斷提高，以及大功率LED的發展，對封裝基板提出了更高的要求，電子元器件向小、輕、薄方向發展，這要求基板也朝著小、輕、薄方向發展，基板還應具有高的機械強度、良好的電性能、高的可靠性、優良的導熱性能。基板導熱性能的高低將直接影響電子器件的可靠性和壽命。
[0003]硅(Si)是最早使用的基板材料，具有成本低、導熱性好等優點，但是其機械強度低，容易產生龜裂，抗彎強度比氧化鋁低，在淀積厚的介質層和金屬化層后易產生較大的彎曲和翹曲。金屬基板具有熱導率高、機械力學性能優良、易加工等優點，應用廣泛，但由于金屬為電的良導體，在作為基板材料時，需要在表面涂覆樹脂等絕緣層，而樹脂等絕緣層的導熱性較差，同時金屬的熱膨脹系數與芯片不匹配，易產生熱應力而造成芯片脫層開裂失效。陶瓷基板具有良好的介電性能、導熱性能，以及良好的絕緣性，并且與芯片的熱膨脹系數相匹配，是一種性能優異的基板材料。將金屬與陶瓷材料相結合來制備復合基板，從而獲得兩者的綜合性能是一種理想的選擇。
[0004]專利CN201820746 U提出了一種軟陶瓷復合式金屬基板，它包括金屬基板層、軟陶瓷散熱漆層、導熱膠層、銅箔層四層，其中軟陶瓷散熱漆采用噴涂或印刷的方式涂覆于金屬基板上，軟陶瓷散熱漆層與金屬基板的結合力較差，并且噴涂及印刷中易產生缺陷。專利CN 103079339 A提出了一種金屬陶瓷復合基板及其制造方法，其采用離子注入法在金屬基板表面與陶瓷層之間增加了一層金屬及金屬氮化物形成的金屬陶瓷過渡層，然后采用氣相沉積法在過渡層上形成陶瓷薄膜層，該方法雖然提高了陶瓷與金屬基板的結合強度，但是該陶瓷薄膜層易產生氣孔裂紋等缺陷。
【發明內容】
[0005]本實用新型目的在于提供一種陶瓷金屬復合基板解決目前小、輕、薄方向發展且具有較優的導熱性能等問題。
[0006]為了實現上述目的，采用如下的技術方案:
[0007]—種陶瓷金屬復合基板，主要包括超薄陶瓷片、導熱膠和金屬基板;所述超薄陶瓷片由微米顆粒和納米顆粒組成，所述微米顆粒間相互接觸，所述納米顆粒填充在所述微米顆粒間的空隙，所述納米顆粒占所述超薄陶瓷片體積的12?28%;所述導熱膠包含一維高導熱材料，所述一維高導熱材料相互搭接形成導熱網絡結構;所述金屬基板的表面設有粗糙度或紋理;所述導熱膠填充在所述超薄陶瓷片和所述金屬基板之間。
[0008]所述超薄陶瓷片由微米顆粒和納米顆粒組成，所述微米顆粒間相互接觸，所述納米顆粒填充在所述微米顆粒間的空隙，有利于提高陶瓷的致密度和力學性能。所述納米粉體占所述陶瓷粉體體積的12?28%時，基板不容易變形，陶瓷的致密度和力學性能可以達到最優，陶瓷板保持理想的介電性能和導熱性能，且陶瓷片超薄，熱阻小，有利于基板向小、輕、薄方向發展。
[0009]金屬基板具有高的導熱性，但是在電絕緣性、與芯片熱匹配性等方面存在不足，金屬基板與超薄陶瓷相結合所得復合基板可以綜合陶瓷與金屬的優異性能。超薄陶瓷片與金屬基板的結合需要膠黏劑粘接，而一般膠黏劑的熱導率很低。在金屬基板和超薄陶瓷片之間加一層包含一維高導熱材料導熱膠，既可以增強超薄陶瓷片與金屬基板的結合力，也可以減少超薄陶瓷片與金屬基板之間的熱阻。
[0010]進一步的，所述超薄陶瓷片的厚度為0.05?3mm;所述金屬基板的厚度為I?3mm。
[00?1 ]進一步的，所述一維高導熱材料占所述導熱膠總體積的35%?40%。
[0012]進一步的，所述一維高導熱材料長徑比為10?30。
[0013]進一步的，所述超薄陶瓷片的陶瓷粉體為氧化鋁陶瓷、堇青石陶瓷或多元電子陶瓷材料中的一種或多種。
[0014]進一步的，所述一維高導熱材料為氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、銅、銀、碳等晶須或纖維材料中的一種或多種。
[0015]進一步的，所述的金屬基為鋁、鋁合金、銅、銅合金、鐵、鋼中的一種。
[0016]與現有技術相比，本實用新型將金屬與超薄陶瓷相結合所得復合基板綜合了陶瓷與金屬的優異性能。陶瓷片達到超薄，與傳統的陶瓷基板相比，在保持陶瓷基板低膨脹系數、高絕緣性能的優點的同時，通過降低陶瓷層厚度，顯著降低了因為陶瓷本身造成的熱阻，金屬與陶瓷復合，進一步提高了基板的力學性能，有利于基板向輕、薄方向發展。實用新型導熱膠包含一維高導熱材料，降低了超薄陶瓷片與金屬基板間的熱阻。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型陶瓷金屬復合基板的結構示意圖；
[0018]圖2是超薄陶瓷片結構示意圖；
[0019]其中，1-超薄陶瓷片，2-導熱膠，3-金屬基板，4-微米顆粒，5-納米顆粒。
【具體實施方式】
[0020]為使實用新型的目的、技術方案更加清楚，下面將結合附圖對實用新型作進一步地詳細描述。
[0021]實施例1
[0022]如圖1和圖2所示，一種陶瓷金屬復合基板，主要包括包括超薄陶瓷片1、導熱膠2和金屬基板3，導熱膠2填充在超薄陶瓷片I和金屬基板3之間。超薄陶瓷片I的厚度為0.05?3mm;金屬基板3的厚度為I?3mm。超薄陶瓷片I由微米顆粒4和納米顆粒5組成，其中微米顆粒4間相互接觸，納米顆粒5填充在微米顆粒4間的空隙。納米顆粒5占超薄陶瓷片I體積的12?28%。導熱膠2包含一維高導熱材料，一維高導熱材料長徑比為10?30，相互搭接形成導熱網絡結構，占導熱膠2總體積的35%?40%。金屬基板3的表面設有粗糙度或紋理。
[0023]本實施例為由金屬與超薄陶瓷相結合所得復合基板綜合了陶瓷與金屬的優異性能，陶瓷片達到超薄，有利于基板向小、輕、薄方向發展。陶瓷金屬復合基板不僅導熱性能、絕緣性能好，與芯片的熱匹配性能也顯著優于一般的金屬基板。
[0024]以上實施例僅僅是對本實用新型的【具體實施方式】進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，本領域技術人員在現有技術的基礎上還可做多種修改和變化，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種陶瓷金屬復合基板，其特征在于，主要包括超薄陶瓷片、導熱膠和金屬基板;所述超薄陶瓷片由微米顆粒和納米顆粒組成，所述微米顆粒間相互接觸，所述納米顆粒填充在所述微米顆粒間的空隙，所述納米顆粒占所述超薄陶瓷片體積的12?28%;所述導熱膠包含一維高導熱材料，所述一維高導熱材料相互搭接形成導熱網絡結構;所述金屬基板的表面設有粗糙度或紋理;所述導熱膠填充在所述超薄陶瓷片和所述金屬基板之間。2.根據權利要求1所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述超薄陶瓷片的厚度為0.05?3mm;所述金屬基板的厚度為I?3mm。3.根據權利要求2所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述一維高導熱材料構成的導熱網絡結構占所述導熱膠總體積的35%?40%。4.根據權利要求3所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述一維高導熱材料長徑比為10~30o5.根據權利要求4所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述超薄陶瓷片的陶瓷粉體為氧化鋁陶瓷、堇青石陶瓷或多元電子陶瓷材料中的一種。6.根據權利要求4所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述一維高導熱材料為氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、銅、銀、碳等晶須或纖維材料中的一種。7.根據權利要求4所述陶瓷金屬復合基板，其特征在于，所述的金屬基為鋁、鋁合金、銅、銅合金、鐵、鋼中的一種。
【文檔編號】H01L23/373GK205582911SQ201620186260
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月11日
【發明人】王文君, 王雙喜, 張丹, 李少杰, 黃永俊
【申請人】汕頭大學