含自对准结构的镀铜陶瓷基板制备技术研究

摘要

随着半导体照明技术的发展，大功率LED（Light Emitting Diode，发光二极管）器件散热要求越来越高。散热基板作为LED器件的主要散热通道，承担了大部分散热任务。目前常见的散热基板材料有塑料、金属和陶瓷，陶瓷材料因其高热导率、高热匹配性和优良的化学稳定性等优点，成为大功率LED散热基板的重要发展方向。本论文分析、总结现有的LED封装基板，优化了以Al2O3陶瓷作为基板材料的DPC（Directing PlatingCeramic直接镀铜陶瓷基板）制备工艺。
　　本文主要对DPC制备工艺展开研究，优化部分工艺参数并对其进行测试评价；提出了一种新型的具有自对准结构的DPC基板。主要研究内容如下：
　　（1）完成DPC陶瓷基板制备工艺。其制作首先进行前道清洗工序，利用磁控溅射在陶瓷表面沉积Ti/Cu薄膜（种子层），接着使用曝光、显影使陶瓷表面图形化，完成线路制作，利用电镀工艺增加铜层厚度，利用磁控溅射工艺在基板表面沉积金层，最后使用湿法刻蚀去干膜以及多余的种子层，完成DPC陶瓷基板的制备。
　　（2）研究了磁控溅射镀钛的工艺参数对薄膜形貌以及薄膜与陶瓷间结合力的影响。当基底温度为350℃，溅射功率为5.42W/cm2，溅射气压为0.6Pa，所得钛薄膜结构致密、均匀；使用单轴拉伸法评价钛膜与陶瓷基结合强度，最高达到15MPa。
　　（3）研究了电镀铜工艺对铜层质量的影响。当阴极循环移动速率为24次/分钟，镀液循环流量较小，电流密度为2ASD时，铜层平整光亮。所镀铜层通过百格法测试，热冲击测试后无翘曲，方阻测试为0.089（Ω-cm/□）,表面电镀铜层有较好的机械、电学性能。
　　（4）提出一种新型的具有自对准结构的DPC基板。芯片在表面张力作用下与焊盘自动对准，提高芯片贴装效率。当焊盘面积与芯片面积之比在0.82-1.18范围内，焊料面积与芯片面积之比在0.8-1.2范围内，初始位置误差小于500μm时，水平方向对准误差达到15μm以下，角度偏转误差达到0.5°以下。

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1 绪论

1.1半导体照明技术

1.2 LED封装

1.3大功率LED散热基板

1.4 DPC陶瓷基板制备工艺

1.5课题来源及研究内容

2 磁控溅射镀钛膜

2.1种子层材料选择

2.2磁控溅射法制备钛膜

2.3工艺参数对薄膜质量的影响

2.4本章小结

3 电镀增厚铜层工艺

3.1酸性光亮镀铜

3.2酸性光亮镀铜工艺参数的确定

3.3电镀铜层性能分析

3.4本章小结

4 自对准结构DPC陶瓷基板

4.1引言

4.2芯片自对准原理

4.3自对准结构陶瓷基板制备与实验

4.4实验结果

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及专利