金刚石基封装线路板及其制备方法

本发明涉及电子封装，尤其涉及一种金刚石基封装线路板及其制备方法。

背景技术：

1、电子工业的发展日新月异，特别是芯片行业快速革新，高集成与高功率元器件逐步进入市场，提升电子终端装置的运行速度，降低单位能耗，能够有效改善装置性能。然而，高功率与高集成元器件在工作的同时会产生更多的热量，对承载元器件的封装线路板提出了更高的散热/耐热要求，传统的pcb封装线路板大都是塑料材质，不具备高散热和高耐热能力；近几年发展较快的氧化铝和氮化铝等陶瓷基板虽然具有良好的耐热性能，其散热能力也较pcb板有一些提升，但面对高散热应用场景时仍然显得捉襟见肘。

2、金刚石具有优异的导热性能，机械强度和化学稳定性，是一种有潜力的优质封装线路板材料，以完成高功率和高集成元器件的承载和散热作用。不过，金刚石因其具有不同于传统pcb基板和陶瓷基板的化学特性，难以用传统的电路板印刷方式直接在金刚石表面布置电路。因此，如何简单/低成本地在其表面布置高结合强度的金属电路层是其面向应用迫切需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金刚石基封装线路板及其制备方法。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种金刚石基封装线路板的制备方法，其包括：

4、提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体；

5、在所述金属种子层的表面覆设图案化掩模，所述图案化掩模中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉；

6、在所述图案化掩模的未覆盖区域内暴露出的所述金属种子层表面沉积金属导电层，形成复合前体结构；

7、对所述复合前体结构进行热处理，以使所述树脂碳化形成碳化物、使处于所述图案化掩模覆盖区域内的所述金属种子层被所述玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使所述金刚石基体与处于所述图案化掩模暴露区域内的金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石-金属复合结构作为金刚石基封装线路板。其中，所述碳化物和金属氧化物与金刚石基体的结合能力较为容散，容易被去除。

8、第二方面，本发明还提供一种上述制备方法制得的金刚石基封装线路板，其包括金刚石基体以及覆设于所述金刚石基体表面的印刷电路，所述印刷电路沿远离所述金刚石基体的方向层叠设置有金属种子层和金属导电层，至少所述金属种子层和所述金刚石基体之间形成化学冶金结合。

9、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

10、本发明所提供的制备方法经过巧妙设计，通过形成化学冶金结合来获得高结合强度的金刚石-金属复合结构作为封装线路板，并且利用热处理步骤即可一道工艺实现至少树脂掩模的碳化去除、金属种子层的氧化去除以及层间的化学冶金结合这三种功效，制备过程简捷高效，能够低成本地获得具有高结合强度的图案化电路的金刚石基封装线路板。

11、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种金刚石基封装线路板的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属种子层的材质包括铬、钛、钼、钽中的任意一种或两种的组合；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属种子层是至少采用磁控溅射的方法形成的；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘浆料中树脂与玻璃粉的质量比为0.1-10：1；所形成的图案化掩模的厚度为1-100μm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂的碳化温度低于500℃；和/或，所述玻璃粉的熔点高于400℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括第一阶段和第二阶段；

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热处理还包括第三阶段，所述第三阶段至少用于提高所述化学冶金结合的程度；所述第三阶段的温度为700-900℃，时间为1-100min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理在真空或保护性气氛中进行；和/或，所述制备方法还包括：在进行所述热处理之前，在所述金属导电层表面覆设具有化学惰性的保护性金属层的步骤。

11.由权利要求1-10中任意一项所述的制备方法制得的金刚石基封装线路板，其特征在于，包括金刚石基体以及覆设于所述金刚石基体表面的印刷电路，所述印刷电路沿远离所述金刚石基体的方向层叠设置有金属种子层和金属导电层，至少所述金属种子层和所述金刚石基体之间形成化学冶金结合。

技术总结
本发明公开了一种金刚石基封装线路板及其制备方法。所述制备方法包括：提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体；覆设图案化掩模，其中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉；在暴露区域沉积金属导电层；进行热处理，以使树脂碳化形成碳化物、使覆盖区域内的金属种子层被玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使金刚石基体与金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石基封装线路板。本发明通过形成化学冶金结合来获得高结合强度的复合结构，并利用热处理步骤实现树脂掩模的碳化去除、金属种子层的氧化去除以及层间的化学冶金结合三种功效，制备过程简捷高效，能够低成本地获得具有高结合强度的图案化的金刚石基封装线路板。

技术研发人员：褚伍波,杨明阳,邱梦婷,杨国永,易剑,虞锦洪,西村一仁,江南
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15