一種氮化鋁襯底的電阻漿料厚膜化工藝的製作方法
2023-04-27 10:04:16 1
本發明涉及以氮化鋁襯底的電子器件的成膜技術領域，尤其涉及一種氮化鋁襯底的電阻漿料厚膜化工藝。
背景技術：
隨著國際上對材料環保的重視及rohs認證的大規模普及，使得具有高熱導率、低介電常數、高強度、高硬度、無毒、熱膨脹係數與矽相近，物理性能良好又很環保的氮化鋁襯底的陶瓷基板成為大功率、高頻率、小體積射頻產品的首選材料。在大功率氮化鋁襯底的功率負載的生產中，需要選擇合適的電阻漿料並對電阻漿料的成膜厚度進行控制。在電阻漿料成膜過程中的調阻刀口為s型或者直線型，其存在功率熱點比較集中，從而導致熱點效應較大的問題，從而導致最終製備得到的以氮化鋁襯底的電子器件所承受的功率受到極大的限制。
技術實現要素：
本發明的目的在於公開一種氮化鋁襯底的電阻漿料厚膜化工藝，用以克服現有技術中所存在的功率熱點集中的缺陷，提高膜厚的一致性，提高成膜質量。
為實現上述目的，本發明提供了一種氮化鋁襯底的電阻漿料厚膜化工藝，
在氮化鋁襯底上印刷銀鈀導電漿料後進行烘乾與燒結，烘乾後的銀鈀導電漿料層的厚度控制在10～35微米，燒結後的銀鈀導電漿料層的厚度控制在8～30微米；
在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料後進行烘乾與燒結，烘乾後的電阻漿料層的厚度控制在16～30微米，燒結後的電阻漿料層的厚度控制在11～28微米；
所述電阻漿料層表面開設有至少一個調阻刀口，所述調阻刀口的橫截面呈凵字形，所述調阻刀口的寬度與調阻刀口的深度之比為2:1～4:1；
所述銀鈀導電漿料與電阻漿料燒結峰值溫度為850±10℃，峰值溫度的燒結時間持續9～11分鐘，總燒結時間為45～50分鐘。
作為本發明的進一步改進，所述電阻漿料層表面開設有兩個調阻刀口，兩個調阻刀口的切入點在所述電阻漿料層上呈對角方位分布。
作為本發明的進一步改進，在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料所使用的電阻漿料的粘度為165～250pa·s。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過本發明，克服了現有技術中所存在的功率熱點集中的缺陷，提高了膜厚的一致性與成膜質量，並使得最終製備得到的以氮化鋁襯底的電子器件所承受的功率得到了極大的提成。
附圖說明
圖1為在本發明中對銀鈀導電漿料層與電阻漿料層進行燒結的溫度曲線圖；
圖2為在電阻漿料層表面開設兩個調阻刀口的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式並非對本發明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬於本發明的保護範圍之內。
實施例一：
首先，在氮化鋁襯底上印刷銀鈀導電漿料，以形成銀鈀導電漿料層，然後進行烘乾與燒結。其中，烘乾膜厚控制在25～35um，相應的燒結膜厚控制在22～30um。
然後，在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料後進行烘乾與燒結。將用以實現功率負載功能的電阻漿料的成膜烘乾膜厚控制在26～30um，相應的燒結膜厚控制在20～28um。這樣能夠得到一致性較好的電阻阻值，並且能夠滿足功率負載產品的附著力、抗侵蝕性以及高功率要求。
在功率負載電阻漿料的配方及電阻成膜初值的控制上面，將在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料所使用的電阻漿料的粘度控制在230±20pa·s。根據應用電阻漿料的溫度係數特性，在初值控制範圍方面做出了精確計算，提出了新的工藝要求，制定出ptc的材料初值可在固定範圍內偏低20％，ntc材料在固定範圍內偏高20％。使產品在下個程序過高溫時有更好的表現，阻值在此過程中可以向標稱值再靠攏15％左右。
進一步，在對燒結過程的爐溫控制上，如圖1所示，制定了適合氮化鋁電阻漿料燒結的爐溫曲線，保證了電阻漿料層與銀鈀導電漿料層的成膜的質量。另外，在本實施例中，在燒結環境的控制上，將銀鈀導電漿料和電阻漿料分爐燒結，並且將與應用電阻漿料方阻不在同一水平的其他電阻漿料隔離分段燒結。通過這些措施最大程度地保障了成膜質量的一致性。
在本實施例中，在依次將銀鈀導電漿料與電阻漿料印刷在氮化鋁襯底上後，分兩次對銀鈀導電漿料與電阻漿料進行燒結，且銀鈀導電漿料與電阻漿料的燒結峰值溫度為850±10℃，峰值溫度的燒結時間持續9～11分鐘，總燒結時間為45～50分鐘，從而顯著提高了膜厚的一致性與成膜質量。
同時，將調阻工藝初值由50％提高到60％。由於前面所述工藝的控制保障，這點已經不難做到。此外，如圖2所示，在電阻漿料層2表面開設至少一個調阻刀口1，該調阻刀口1的橫截面呈凵字形，以通過該調阻刀口1進行調阻。所述調阻刀口1的寬度與調阻刀口1的深度之比為2:1。
具體的，在實施例中可設置兩個調阻刀口1，兩個調阻刀口1的切入點在所述電阻漿料層2上呈對角方位分布，同時將調阻刀口1的刀口角度改為鈍角，槽痕較寬。這樣一來被割出的電阻「孤島」在高頻應用時由於切入太深會有一定影響高頻特性，在窄帶可以使用，同時在高功率使用時不會有局部電弧等熱點效應產生。然而孤島面積偏大，對極限功率會有影響。最終所得樣品滿足高頻特性(頻帶帶寬300khzto6ghz)，焊盤附著力大於25n(2mm×2mm)，功率達標。
實施例二：
首先，在氮化鋁襯底上印刷銀鈀導電漿料，以形成銀鈀導電漿料層，然後進行烘乾與燒結。其中，烘乾膜厚控制在20～28um，相應的燒結膜厚控制在18～24um。
然後，在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料後進行烘乾與燒結。將功率負載電阻漿料的成膜烘乾膜厚控制在20～25um，相應的燒結膜厚控制在15～18um。這樣能夠得到一致性較好的電阻阻值，並且能夠滿足功率負載產品的附著力、抗侵蝕性以及高功率要求。
在功率負載電阻漿料的配方及電阻成膜初值的控制上面，將在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料所使用的電阻漿料的粘度控制在200±20pa·s。根據應用電阻漿料的溫度係數特性，在初值控制範圍方面做出了精確計算，提出了新的工藝要求，制定出ptc的材料初值可在固定範圍內偏低15％，ntc材料在固定範圍內偏高15％。使產品在下個程序過高溫時有更好的表現，阻值在此過程中可以向標稱值再靠攏10％左右。
進一步，在對燒結過程的爐溫控制上，如圖1所示，制定了適合氮化鋁電阻漿料燒結的爐溫曲線，保證了電阻漿料層與銀鈀導電漿料層的成膜的質量。另外，在本實施例中，在燒結環境的控制上，將銀鈀導電漿料和電阻漿料分爐燒結，並且將與應用電阻漿料方阻不在同一水平的其他電阻漿料隔離分段燒結。通過這些措施最大程度地保障了成膜質量的一致性。
同時，將調阻工藝初值由60％提高到75％。由於前面所述工藝的控制保障，這點已經不難做到。此外，如圖2所示，在電阻漿料層2表面開設至少一個調阻刀口1，該調阻刀口1的橫截面呈凵字形，以通過該調阻刀口1進行調阻。所述調阻刀口1的寬度與調阻刀口1的深度之比為3:1。
具體的，在實施例中可設置兩個調阻刀口1，兩個調阻刀口1的切入點在所述電阻漿料層2上呈對角方位分布，同時將調阻刀口1的刀口角度改為鈍角，槽痕較寬。這樣一來被割出的電阻「孤島」在高頻應用時不會有很強的電容效應，同時在高功率使用時不會有局部電弧等熱點效應產生。孤島面積偏大，對極限功率會有略微影響，但其所形成的工藝窗口已能滿足批量化生產。最終所得樣品滿足高頻特性(頻帶帶寬300khz至10ghz)，焊盤附著力大於25n(2mm×2mm)。功率良好。
實施例三：
首先，在氮化鋁襯底上印刷銀鈀導電漿料，以形成銀鈀導電漿料層，然後進行烘乾與燒結。其中，烘乾膜厚控制在10～18um，相應的燒結膜厚控制在8～14um。
然後，在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料後進行烘乾與燒結。將功率負載電阻漿料的成膜烘乾膜厚控制在16～18um，相應的燒結膜厚控制在11～13um。這樣能夠得到一致性較好的電阻阻值，並且能夠滿足功率負載產品的附著力、抗侵蝕性以及高功率要求。
在功率負載電阻漿料的配方及電阻成膜初值的控制上面，將在銀鈀導電漿料層上印刷電阻漿料所使用的電阻漿料的粘度控制在185±20pa·s。根據應用電阻漿料的溫度係數特性，在初值控制範圍方面做出了精確計算，提出了新的工藝要求，制定出ptc的材料初值可在固定範圍內偏低10％，ntc材料在固定範圍內偏高10％(略大於標稱值5％，初值中心位置未標稱值的90％)。使產品在下個程序過高溫時有更好的表現，阻值在此過程中可以向標稱值再靠攏8％左右。
進一步，在對燒結過程的爐溫控制上，如圖1所示，制定了適合氮化鋁電阻漿料燒結的爐溫曲線，保證了電阻漿料層與銀鈀導電漿料層的成膜的質量。另外，在本實施例中，在燒結環境的控制上，將銀鈀導電漿料和電阻漿料分爐燒結，並且將與應用電阻漿料方阻不在同一水平的其他電阻漿料隔離分段燒結。通過這些措施最大程度地保障了成膜質量的一致性。
同時，將調阻工藝初值由65％提高到80％。由於前面所述工藝的控制保障，這點已經不難做到。此外，如圖2所示，在電阻漿料層2表面開設至少一個調阻刀口1，該調阻刀口1的橫截面呈凵字形，以通過該調阻刀口1進行調阻。所述調阻刀口1的寬度與調阻刀口1的深度之比為4:1。
具體的，在實施例中可設置兩個調阻刀口1，兩個調阻刀口1的切入點在所述電阻漿料層2上呈對角方位分布，同時將調阻刀口1的刀口角度改為鈍角，槽痕較寬。這樣一來被割出的電阻「孤島」在高頻應用時不會有很強的電容效應，同時在高功率使用時不會有局部電弧等熱點效應產生。從而能使功率負載產品承載更高的功率，在高頻端的參數也會更好。對於批量化的工藝窗口滿足要求，與此同時在導體材料成本方面還有較好的控制。最終所得樣品滿足高頻特性(頻帶帶寬300khz至12ghz)電阻特性公差小於0.5歐姆，焊盤附著力大於25n(2mm×2mm)，功率良好。
上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。