一种陶瓷金属复合基板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种陶瓷金属复合基板，主要包括超薄陶瓷片、导热胶和金属基板；所述超薄陶瓷片由微米颗粒和纳米颗粒组成，所述微米颗粒间相互接触，所述纳米颗粒填充在所述微米颗粒间的空隙，所述纳米颗粒占所述超薄陶瓷片体积的12~28%；所述导热胶包含一维高导热材料，所述一维高导热材料相互搭接形成导热网络结构；所述金属基板的表面设有粗糙度或纹理；所述导热胶填充在所述超薄陶瓷片和所述金属基板之间。本实用新型的陶瓷金属复合基板导热性能好，与芯片的热匹配性能好，有利于基板向小、轻、薄方向发展。导热胶包含一维高导热材料，降低了超薄陶瓷片与金属基板间的热阻。
【专利说明】
一种陶瓷金属复合基板
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子封装领域，尤其涉及一种陶瓷金属复合基板。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子信息技术的飞速发展，芯片的集成度不断提高，以及大功率LED的发展，对封装基板提出了更高的要求，电子元器件向小、轻、薄方向发展，这要求基板也朝着小、轻、薄方向发展，基板还应具有高的机械强度、良好的电性能、高的可靠性、优良的导热性能。基板导热性能的高低将直接影响电子器件的可靠性和寿命。
[0003]硅(Si)是最早使用的基板材料，具有成本低、导热性好等优点，但是其机械强度低，容易产生龟裂，抗弯强度比氧化铝低，在淀积厚的介质层和金属化层后易产生较大的弯曲和翘曲。金属基板具有热导率高、机械力学性能优良、易加工等优点，应用广泛，但由于金属为电的良导体，在作为基板材料时，需要在表面涂覆树脂等绝缘层，而树脂等绝缘层的导热性较差，同时金属的热膨胀系数与芯片不匹配，易产生热应力而造成芯片脱层开裂失效。陶瓷基板具有良好的介电性能、导热性能，以及良好的绝缘性，并且与芯片的热膨胀系数相匹配，是一种性能优异的基板材料。将金属与陶瓷材料相结合来制备复合基板，从而获得两者的综合性能是一种理想的选择。
[0004]专利CN201820746 U提出了一种软陶瓷复合式金属基板，它包括金属基板层、软陶瓷散热漆层、导热胶层、铜箔层四层，其中软陶瓷散热漆采用喷涂或印刷的方式涂覆于金属基板上，软陶瓷散热漆层与金属基板的结合力较差，并且喷涂及印刷中易产生缺陷。专利CN 103079339 A提出了一种金属陶瓷复合基板及其制造方法，其采用离子注入法在金属基板表面与陶瓷层之间增加了一层金属及金属氮化物形成的金属陶瓷过渡层，然后采用气相沉积法在过渡层上形成陶瓷薄膜层，该方法虽然提高了陶瓷与金属基板的结合强度，但是该陶瓷薄膜层易产生气孔裂纹等缺陷。
【发明内容】
[0005]本实用新型目的在于提供一种陶瓷金属复合基板解决目前小、轻、薄方向发展且具有较优的导热性能等问题。
[0006]为了实现上述目的，采用如下的技术方案:
[0007]—种陶瓷金属复合基板，主要包括超薄陶瓷片、导热胶和金属基板;所述超薄陶瓷片由微米颗粒和纳米颗粒组成，所述微米颗粒间相互接触，所述纳米颗粒填充在所述微米颗粒间的空隙，所述纳米颗粒占所述超薄陶瓷片体积的12?28%;所述导热胶包含一维高导热材料，所述一维高导热材料相互搭接形成导热网络结构;所述金属基板的表面设有粗糙度或纹理;所述导热胶填充在所述超薄陶瓷片和所述金属基板之间。
[0008]所述超薄陶瓷片由微米颗粒和纳米颗粒组成，所述微米颗粒间相互接触，所述纳米颗粒填充在所述微米颗粒间的空隙，有利于提高陶瓷的致密度和力学性能。所述纳米粉体占所述陶瓷粉体体积的12?28%时，基板不容易变形，陶瓷的致密度和力学性能可以达到最优，陶瓷板保持理想的介电性能和导热性能，且陶瓷片超薄，热阻小，有利于基板向小、轻、薄方向发展。
[0009]金属基板具有高的导热性，但是在电绝缘性、与芯片热匹配性等方面存在不足，金属基板与超薄陶瓷相结合所得复合基板可以综合陶瓷与金属的优异性能。超薄陶瓷片与金属基板的结合需要胶黏剂粘接，而一般胶黏剂的热导率很低。在金属基板和超薄陶瓷片之间加一层包含一维高导热材料导热胶，既可以增强超薄陶瓷片与金属基板的结合力，也可以减少超薄陶瓷片与金属基板之间的热阻。
[0010]进一步的，所述超薄陶瓷片的厚度为0.05?3mm;所述金属基板的厚度为I?3mm。
[00?1 ]进一步的，所述一维高导热材料占所述导热胶总体积的35%?40%。
[0012]进一步的，所述一维高导热材料长径比为10?30。
[0013]进一步的，所述超薄陶瓷片的陶瓷粉体为氧化铝陶瓷、堇青石陶瓷或多元电子陶瓷材料中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述一维高导热材料为氧化铝、氮化铝、氮化硅、铜、银、碳等晶须或纤维材料中的一种或多种。
[0015]进一步的，所述的金属基为铝、铝合金、铜、铜合金、铁、钢中的一种。
[0016]与现有技术相比，本实用新型将金属与超薄陶瓷相结合所得复合基板综合了陶瓷与金属的优异性能。陶瓷片达到超薄，与传统的陶瓷基板相比，在保持陶瓷基板低膨胀系数、高绝缘性能的优点的同时，通过降低陶瓷层厚度，显著降低了因为陶瓷本身造成的热阻，金属与陶瓷复合，进一步提高了基板的力学性能，有利于基板向轻、薄方向发展。实用新型导热胶包含一维高导热材料，降低了超薄陶瓷片与金属基板间的热阻。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型陶瓷金属复合基板的结构示意图；
[0018]图2是超薄陶瓷片结构示意图；
[0019]其中，1-超薄陶瓷片，2-导热胶，3-金属基板，4-微米颗粒，5-纳米颗粒。
【具体实施方式】
[0020]为使实用新型的目的、技术方案更加清楚，下面将结合附图对实用新型作进一步地详细描述。
[0021]实施例1
[0022]如图1和图2所示，一种陶瓷金属复合基板，主要包括包括超薄陶瓷片1、导热胶2和金属基板3，导热胶2填充在超薄陶瓷片I和金属基板3之间。超薄陶瓷片I的厚度为0.05?3mm;金属基板3的厚度为I?3mm。超薄陶瓷片I由微米颗粒4和纳米颗粒5组成，其中微米颗粒4间相互接触，纳米颗粒5填充在微米颗粒4间的空隙。纳米颗粒5占超薄陶瓷片I体积的12?28%。导热胶2包含一维高导热材料，一维高导热材料长径比为10?30，相互搭接形成导热网络结构，占导热胶2总体积的35%?40%。金属基板3的表面设有粗糙度或纹理。
[0023]本实施例为由金属与超薄陶瓷相结合所得复合基板综合了陶瓷与金属的优异性能，陶瓷片达到超薄，有利于基板向小、轻、薄方向发展。陶瓷金属复合基板不仅导热性能、绝缘性能好，与芯片的热匹配性能也显著优于一般的金属基板。
[0024]以上实施例仅仅是对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种陶瓷金属复合基板，其特征在于，主要包括超薄陶瓷片、导热胶和金属基板;所述超薄陶瓷片由微米颗粒和纳米颗粒组成，所述微米颗粒间相互接触，所述纳米颗粒填充在所述微米颗粒间的空隙，所述纳米颗粒占所述超薄陶瓷片体积的12?28%;所述导热胶包含一维高导热材料，所述一维高导热材料相互搭接形成导热网络结构;所述金属基板的表面设有粗糙度或纹理;所述导热胶填充在所述超薄陶瓷片和所述金属基板之间。2.根据权利要求1所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述超薄陶瓷片的厚度为0.05?3mm;所述金属基板的厚度为I?3mm。3.根据权利要求2所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述一维高导热材料构成的导热网络结构占所述导热胶总体积的35%?40%。4.根据权利要求3所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述一维高导热材料长径比为10~30o5.根据权利要求4所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述超薄陶瓷片的陶瓷粉体为氧化铝陶瓷、堇青石陶瓷或多元电子陶瓷材料中的一种。6.根据权利要求4所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述一维高导热材料为氧化铝、氮化铝、氮化硅、铜、银、碳等晶须或纤维材料中的一种。7.根据权利要求4所述陶瓷金属复合基板，其特征在于，所述的金属基为铝、铝合金、铜、铜合金、铁、钢中的一种。
【文档编号】H01L23/373GK205582911SQ201620186260
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】王文君, 王双喜, 张丹, 李少杰, 黄永俊
【申请人】汕头大学