導電散熱基板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種散熱基板，且特別是有關于一種導電散熱基板。
【背景技術】
[0002]隨著發(fā)光二極管(LED)材料及封裝技術的不斷進步，促使LED產(chǎn)品發(fā)光效率不斷提高，其產(chǎn)品應用已涵蓋可攜式產(chǎn)品、看板、顯示器背光源、汽車、照明等領域，市場規(guī)模及成長動力相當可觀。LED散熱技術隨著高功率LED產(chǎn)品的應用發(fā)展，已成為各家業(yè)者相繼尋求解決的議題，而LED散熱基板的選擇亦隨著LED的線路設計、尺寸、發(fā)光效率等條件的不同有設計上的差異，但伴隨高亮度高功率LED的發(fā)展及高密度封裝的應用趨勢，其散熱問題如同中央處理器(CPU)的發(fā)展一般也面臨愈來愈嚴峻的考驗，如不適時解決將影響LED的壽命及發(fā)光強度。傳統(tǒng)LED由于發(fā)熱量不大，散熱問題不嚴重，因此只要運用一般電子用的銅箔印刷電路板(PCB)即足以應付，但隨著高功率LED愈來愈盛行，銅箔印刷電路板已不足以應付散熱需求，為確保LED的散熱穩(wěn)定與LED晶粒的發(fā)光效率，因此需要在陶瓷材基板上制作金屬細線路，改善熱的問題，但以直接接合銅基板(DBC)的電路寬度最細約為150 μ m及其熱膨脹系數(shù)相當高為17ppm/K與高絕緣性的氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)陶瓷基板的4-6ppm/K相差甚大，因此熱循環(huán)的穩(wěn)定度一直讓使用者有所顧忌。
[0003]以陶瓷材料作為高功率LED散熱基板的制作方式有:低溫共燒多層陶瓷(LTCC)、高溫共燒多層陶瓷(HTCC)、直接接合銅基板(DBC)、直接鍍銅基板(DPC)四種，其中HTCC的制作工藝溫度約1300-1600°C，使其電極材料的選擇受限，且制作成本相當昂貴；LTCC雖然將共燒溫度降至約850°C以下，但其尺寸精確度、產(chǎn)品強度等技術上的問題尚待突破；DBC乃利用高溫加熱將Al2O3與Cu板結合，其技術瓶頸在于不易解決Al2O3與Cu板間微氣孔產(chǎn)生的問題，這使得該產(chǎn)品的量產(chǎn)能量與良率受到較大的挑戰(zhàn)。
[0004]另一技術為DPC直接鍍銅基板，其電路寬度較小，但會有銅去除不干凈問題及漏電問題，且其熱膨脹系數(shù)相當高(17ppm/K)與高絕緣性的Al2O3或AlN陶瓷基板(4_6ppm/K)相差甚大，因此在于熱循環(huán)的穩(wěn)定度會是一大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種導電散熱基板，可提高熱穩(wěn)定性且相容于現(xiàn)有細線路(fine circuit)制作程序。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明提供一種導電散熱基板，包括陶瓷基板、種子層、緩沖材料層與銅電路層。種子層位于所述陶瓷基板上；緩沖材料層形成于所述種子層上；銅電路層位于所述緩沖材料層上。所述緩沖材料層的熱膨脹系數(shù)介于所述陶瓷基板與所述銅電路層之間，且緩沖材料層的材料可由金屬材料與陶瓷材料所組成，或者緩沖材料層的材料也可由合金材料與陶瓷材料所組成。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，上述金屬材料是由銅、鎳、鈷、銀及金組成的材料群中選擇的一種材料。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，上述合金材料是由銅鎢、銅錳、鎳鎢、鈷鎢、銅鑰、鎳鑰、鈷鑰、鎮(zhèn)鶴憐、鎮(zhèn)鶴砸、鉆鶴憐、鉆鶴砸或鉆鑰砸組成的材料群中選擇的一種材料。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，上述陶瓷材料是由碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、碳化鎢、二氧化鈦以及二氧化硅組成的材料群中選擇的一種材料或其混合。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，上述緩沖材料層包括40wt.%至95wt.%的所述金屬材料或所述合金材料；以及5wt.%至60wt.%的所述陶瓷材料。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，上述緩沖材料層中的所述陶瓷材料的粒徑小于10 μ m。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，上述緩沖材料層厚度為所述銅電路層厚度的I倍以上。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，上述銅電路層的厚度小于75 μ m。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，上述陶瓷基板的材料包括氧化鋁、氮化鋁或碳化硅。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，上述種子層是由鎳磷合金、鎳硼合金、鎳鎢磷合金、鎳鑰磷合金、鎳鎢硼合金、鎳鑰硼合金鈷磷合金、鈷硼合金、鈷鎢磷合金、鈷鑰磷合金、鈷鎢硼合金以及鈷鑰硼合金組成的材料群中選擇的一種材料或其混合。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，上述種子層的厚度小于5 μ m。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，上述種子層、緩沖材料層與銅電路層的總厚度在100 μ m以下。
[0018]基于上述，本發(fā)明由于緩沖材料層的熱膨脹系數(shù)介于陶瓷基板與銅電路層之間，使導電散熱基板整體形成梯度熱膨脹系數(shù)散熱基板，所以可提高銅電路層在陶瓷基板上的熱穩(wěn)定性且相容于現(xiàn)有細線路制作程序。
[0019]為讓本發(fā)明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0020]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的一種導電散熱基板的剖面不意圖。
[0021]圖2A至圖2E是依照本發(fā)明的另一實施例的一種導電散熱基板的制作流程剖面示意圖。
[0022]圖3A至圖3E是依照本發(fā)明的又一實施例的一種導電散熱基板的制作流程剖面示意圖。
[0023]符號說明
[0024]100:導電散熱基板
[0025]102、200、300:陶瓷基板
[0026]104,204,204a,306:種子層(籽晶)
[0027]106、206、206a、308:緩沖材料層
[0028]108、208a、310:銅電路層
[0029]200a、300a:表面
[0030]202、304:鈀粒子
[0031]208:銅層
[0032]210,302:光致抗蝕劑層
[0033]tl、t2、t3、t4:厚度
【具體實施方式】
[0034]圖1是依照本發(fā)明的一實施例的一種導電散熱基板的剖面示意圖。
[0035]請參照圖1，本實施例的導電散熱基板100包括陶瓷基板102、種子層104、緩沖材料層106與銅電路層108。如圖1所示，種子層104位于陶瓷基板102上，緩沖材料層106形成于種子層104上，而銅電路層108是位于緩沖材料層106上。其中，陶瓷基板102的材料例如氧化鋁、氮化鋁或碳化硅。由于緩沖材料層106的熱膨脹系數(shù)(CTE)必須介于陶瓷基板102與銅電路層108之間，使導電散熱基板100整體形成梯度熱膨脹系數(shù)散熱基板，所以可提高銅電路層108在陶瓷基板102上的熱穩(wěn)定性且相容于現(xiàn)有細線路(fine circuit)制作程序。
[0036]在本實施例中，上述緩沖材料層106的材料可由金屬材料與陶瓷材料所組成或合金材料與陶瓷材料所組成，其中所述金屬材料例如是由銅、鎳、鈷、銀及金組成的材料群中選擇的一種材料；所述合金材料例如是由銅鎢、銅錳、鎳鎢、鈷鎢、銅鑰、鎳鑰、鈷鑰、鎳鎢磷、鎳鎢硼、鈷鎢磷、鈷鎢硼及鈷鑰硼組成的材料群中選擇的一種材料；所述陶瓷材料例如是由碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、碳化鎢、二氧化鈦以及二氧化硅組成的材料群中選擇的一種材料或其混合，因此在緩沖材料層106中可能包含兩種以上的陶瓷材料。而所述陶瓷材料的粒徑小于?ο μ m。再者,緩沖材料層106中可包括40wt.%至95wt.%的金屬材料或合金材料、和5wt.%至60wt.%的陶瓷材料。
[0037]請繼續(xù)參照圖1，由于緩沖材料層106是采行電鍍或無電鍍制作工藝制作，所以需要在陶瓷基板102上先有種子層104，其中種子層104可為由鎳磷合金、鎳硼合金、鎳鎢磷合金、鎳鑰磷合金、鎳鎢硼合金、鎳鑰硼合金鈷磷合金、鈷硼合金、鈷鎢磷合金、鈷鑰磷合金、鈷鎢硼合金以及鈷鑰硼合金組成的材料群中選擇的一種材料或其混合。而且種子層104的厚度tl小于5 μ m，其作用在于足以在陶瓷基板102上進行電鍍或無電鍍制作工藝，因此不需要過厚。至于緩沖材料層106的厚度t2例如是銅電路層108的厚度t3的I倍以上，其中銅電路層108的厚度t3可小于75 μ m，例如小于50 μ m。因此，在一實施例中，種子層104、緩沖材料層106與銅電路層108的總厚度t4可為150 μ m以下，例如為10ym以下，但本發(fā)明并不限于此。
[0038]上述實施例的導電散熱基板100，因為是由具有不同熱膨脹系數(shù)的材料所組成，因此能通過材料本身的熱膨脹系數(shù)來調(diào)整界面熱應力，適用于各種高功率LED產(chǎn)品(如看板、顯示器背光源、照明等)或者應用于熱電元件。
[0039]圖2A至圖2E是依照本發(fā)明的另一實施例的一種導電散熱基板的制作流程剖面示意圖。
[0040]請參照圖2A，首先需對陶瓷基板200的表面200a進行無電鍍金屬化制作工藝，所以可先對表面200a進行活化，如鈀活化等制作工藝，以形成鈀粒子202。
[0041]然后，請參照圖2B，進行無電