一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板及其制造方法与流程

1.本发明涉及铝基板技术领域，特别涉及一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板及其制造方法。


背景技术：

2.铝基板是低合金化的al-mg-si系高塑性合金板，它具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能，铝基板与传统的fr-4相比，采用相同的厚度，相同的线宽，铝基板能够承载更高的电流，铝基板耐压可达4500v，导热系数大于2.0，在行业中以铝基板为主。
3.氮化铝陶瓷具有高热导率、高电阻率、密度小、低介电常数、无毒、以及与si相匹配的热膨胀系数等优异性能，将逐步取代传统大功率led基板材料，成为今后最具发展前途的一种陶瓷基板材料。一般来说，led发光效率和使用寿命会随结温的增加而下降，当结温达到125℃以上时，led甚至会出现失效。为使led结温保持在较低温度下，必须采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺，以降低led总体的封装热阻。
4.现有的多层氮化铝基板大多存在机械强度低的弊端，由于氮化铝陶瓷基板的机械折弯强度为450mpa，导致氮化硅陶瓷覆铜板的强度和抗冲击能力较低，当焊接较厚的无氧铜时，氮化铝陶瓷基板容易产生瓷裂现象，但氮化铝陶瓷基板的导热率最高可为170w/(m
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k)，氮化铝陶瓷基板优秀的导热性能极具发展前景，若能提高氮化铝陶瓷基板的机械强度则会增大其应用前景。故此，我们提出一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板及其制造方法。


技术实现要素：

5.本发明提供的是一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板及其制造方法，其目的在于是针对现有的多层氮化铝基板机械强度低的缺陷，提出一种机械强度高、导热性能强、抗电磁干扰能力强的高集成模块级封装用多层氮化铝基板及其制造方法，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板，包括导电层，所述导电层设置有两个，两个所述导电层呈上下对称分布，两个所述导电层相互远离的一端均安装有若干个焊盘，若干个所述焊盘呈矩形阵列分布，两个所述导电层相互靠近的一端均安装有第一半固化片，两个所述第一半固化片相互靠近的一端均安装有导热绝缘层，两个所述导热绝缘层相互靠近的一端均安装有第二半固化片，两个所述第二半固化片相互靠近的一端均安装有基层，所述基层采用氮化铝陶瓷材料制成，两个所述基层之间共同安装有两个第三半固化片，所述导电层、导热绝缘层和基层的外表面共同安装有导热框，所述导热框外表面安装有金属屏蔽框。
8.一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板的制造方法，包括如下步骤：
9.(一)、开料：把原始的氮化铝陶瓷流延片切割成能在生产线上制作的形状；
10.(二)、干膜成像：在氮化铝陶瓷流延片表面贴上一层感光膜，感光膜遇光固化，并形成一道保护膜，再将贴好膜的板子进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜，然后经过显影，褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻，最后经过退膜处理，进而将线路图形转印到板子上；
11.(三)、棕化：通过化学处理使得板子表面产生一种均匀、有良好粘合特性的有机金属层结构；
12.(四)、层压：借助于半固化片的粘合性把各层线路粘结成整体，压制成所需要的层数和厚度的多层板；
13.(五)、钻孔：使板子层间产生通孔，再对通孔进行金属化处理，达到层间电性相通；
14.(六)、外层图形电镀：将孔和导电层加镀到一定的厚度(20-25um)，以满足最终铝基板成品铜厚的要求，并将板面没有用的铜蚀刻掉，露出有用的线路图形；
15.(七)、侧面填充：在板子的侧面均匀填充有机导热材料；
16.(八)、侧面金属化：在导热材料的表面进行满金属化处理；
17.(九)、阻焊：通过丝网印刷或涂覆阻焊油墨，在板面涂上一层阻焊，通过曝光显影，露出要焊接的盘与孔；
18.(十)、丝印字符：将所需的文字、商标或零件符号，以网板印刷的方式印在板面上，再以紫外线照射的方式曝光在板面上；
19.(十一)、表面处理：对板子的导电面进行处理，保证良好的可焊性或电性能；
20.(十二)、成型：将板子通过成型机切割成所需的外形尺寸；
21.(十三)、电测：模拟板的状态，通电进行电性能检查，是否有开、短路；
22.(十四)、包装：对板的外观、尺寸、孔径、板厚、标记等检查，并将合格品按要求进行包装。
23.优选的，所述步骤(二)贴感光膜前需要进行磨板操作，去除板子表面氧化和增大板子表面粗糙程度。
24.优选的，所述步骤(三)中形成的有机金属层结构的表面为凹凸不平的结构。
25.优选的，所述步骤(五)还包括开设外围的工具孔，并核对孔的数量和大小。
26.优选的，所述步骤(七)中有机导热材料为环氧树脂。
27.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
28.1、本发明中，首先通过层压的方式将导电层、导电绝缘层和基层共同热压成基板粗胚，增大氮化铝基板的机械强度，通过设置导热框和金属屏蔽框进一步提高基板的侧边强度，提高基板的抗冲击能力，且通过金属屏蔽框有效屏蔽基板内部的射频信号以及外部的电磁干扰，通过导热框进一步提高基板的导热效率，且导热框由于环氧树脂制成，材质较软，有效起到缓冲保护的作用，减少焊接较厚无氧铜时的冲击力，进而达到降低瓷裂概率的目的。
29.2、本发明中，通过设置棕化步骤使得板子表面粗化，增强各层板子与半固化片之间的粘合强度，再通过设计对称结构的导电层、导电绝缘层和基层组成铝基板的主体结构，使得层压时板子的正反两面受力均匀，即板子两面应力相等，避免了板子向一面弯曲，提高了铝基板的性能。
30.3、本发明中，通过氮化铝陶瓷制成基层，利用其高热导率、高电阻率特性构成满足
led封装工艺要求的铝基板，增大了铝基板的应用前景。
附图说明
31.图1为本发明一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板的整体结构示意图；
32.图2为本发明一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板的整体结构爆炸图；
33.图3为本发明一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板的制造工艺流程图。
34.图中：1、导电层；2、导热绝缘层；3、基层；4、焊盘；5、第一半固化片；6、第二半固化片；7、第三半固化片；8、导热框；9、金属屏蔽框。
具体实施方式
35.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.如图1-3所示，一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板，包括导电层1，所述导电层1设置有两个，两个所述导电层1呈上下对称分布，两个所述导电层1相互远离的一端均安装有若干个焊盘4，若干个所述焊盘4呈矩形阵列分布，两个所述导电层1相互靠近的一端均安装有第一半固化片5，两个所述第一半固化片5相互靠近的一端均安装有导热绝缘层2，两个所述导热绝缘层2相互靠近的一端均安装有第二半固化片6，两个所述第二半固化片6相互靠近的一端均安装有基层3，所述基层3采用氮化铝陶瓷材料制成，两个所述基层3之间共同安装有两个第三半固化片7，所述导电层1、导热绝缘层2和基层3的外表面共同安装有导热框8，所述导热框8外表面安装有金属屏蔽框9。
39.本发明中，首先通过层压的方式将导电层、导电绝缘层和基层共同热压成基板粗胚，增大氮化铝基板的机械强度，通过设置导热框和金属屏蔽框进一步提高基板的侧边强度，提高基板的抗冲击能力，且通过金属屏蔽框有效屏蔽基板内部的射频信号以及外部的电磁干扰，通过导热框进一步提高基板的导热效率，且导热框由于环氧树脂制成，材质较软，有效起到缓冲保护的作用，减少焊接较厚无氧铜时的冲击力，进而达到降低瓷裂概率的目的；通过氮化铝陶瓷制成基层，利用其高热导率、高电阻率特性构成满足led封装工艺要求的铝基板，增大了铝基板的应用前景。
40.一种高集成模块级封装用多层氮化铝基板的制造方法，包括如下步骤：
41.(一)、开料：把原始的氮化铝陶瓷流延片切割成能在生产线上制作的形状；
42.(二)、干膜成像：在氮化铝陶瓷流延片表面贴上一层感光膜，感光膜遇光固化，并形成一道保护膜，再将贴好膜的板子进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜，然后经过显影，褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻，最后经过退膜处理，进而将线路图形转印到板子上；
43.(三)、棕化：通过化学处理使得板子表面产生一种均匀、有良好粘合特性的有机金属层结构；
44.(四)、层压：借助于半固化片的粘合性把各层线路粘结成整体，压制成所需要的层数和厚度的多层板；
45.(五)、钻孔：使板子层间产生通孔，再对通孔进行金属化处理，达到层间电性相通；
46.(六)、外层图形电镀：将孔和导电层加镀到一定的厚度(20-25um)，以满足最终铝基板成品铜厚的要求，并将板面没有用的铜蚀刻掉，露出有用的线路图形；
47.(七)、侧面填充：在板子的侧面均匀填充有机导热材料；
48.(八)、侧面金属化：在导热材料的表面进行满金属化处理；
49.(九)、阻焊：通过丝网印刷或涂覆阻焊油墨，在板面涂上一层阻焊，通过曝光显影，露出要焊接的盘与孔；
50.(十)、丝印字符：将所需的文字、商标或零件符号，以网板印刷的方式印在板面上，再以紫外线照射的方式曝光在板面上；
51.(十一)、表面处理：对板子的导电面进行处理，保证良好的可焊性或电性能；
52.(十二)、成型：将板子通过成型机切割成所需的外形尺寸；
53.(十三)、电测：模拟板的状态，通电进行电性能检查，是否有开、短路；
54.(十四)、包装：对板的外观、尺寸、孔径、板厚、标记等检查，并将合格品按要求进行包装。
55.本发明中，通过设置棕化步骤使得板子表面粗化，增强各层板子与半固化片之间的粘合强度，再通过设计对称结构的导电层、导电绝缘层和基层组成铝基板的主体结构，使得层压时板子的正反两面受力均匀，即板子两面应力相等，避免了板子向一面弯曲，提高了铝基板的性能。
56.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。