阅读说明：本技术 氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法 (Sintering welding method for box dam on aluminum nitride ceramic substrate ) 是由 周孔礼 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法,包括如下步骤：第一步,将氮化铝陶瓷基板通过厚膜印刷技术印刷出金属线路涂层,该金属线路涂层形状与需要焊接到氮化铝陶瓷基板上的围坝的形状适配；第二步,将所述氮化铝陶瓷基板和所述围坝放入到烧结焊接装置中；第三步,在所述氮化铝陶瓷基板的金属线路涂层上放置合金焊料,再将所述围坝隔着所述合金焊料印刷或放置到所述氮化铝陶瓷基板上,所述围坝与所述金属线路涂层的形状对应；第四步,启动所述烧结焊接装置进行焊接,且焊接的温度为150℃-1500℃；第五步,焊接完成。本发明针对氮化铝陶瓷的围坝焊接采用烧结焊接的方式进行焊接,相对于现有技术中采用磁控溅射,更加方便操作,成本更低。(The invention discloses a sintering welding method of an upper box dam of an aluminum nitride ceramic substrate, which comprises the following steps: firstly, printing a metal circuit coating on an aluminum nitride ceramic substrate by a thick film printing technology, wherein the shape of the metal circuit coating is matched with that of a box dam needing to be welded on the aluminum nitride ceramic substrate; secondly, putting the aluminum nitride ceramic substrate and the box dam into a sintering welding device; thirdly, alloy solder is placed on the metal circuit coating of the aluminum nitride ceramic substrate, and then the dam is printed or placed on the aluminum nitride ceramic substrate through the alloy solder, wherein the shape of the dam corresponds to that of the metal circuit coating; fourthly, starting the sintering welding device to weld, wherein the welding temperature is 150-1500 ℃; and fifthly, completing welding. The method adopts a sintering welding mode to weld the aluminum nitride ceramic box dam, and is more convenient to operate and lower in cost compared with the method adopting magnetron sputtering in the prior art.)

氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法

技术领域

本发明涉及玻璃封装技术领域，特别涉及一种氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法。

背景技术

氮化铝材料呈灰白色，属于六方晶系，是以[AlN₄]四面体为结构单元的纤锌矿型共价键化合物。该结构决定了其具有优良的热学、电学和力学性能。AlN陶瓷理论热导率可达320W/(m·K)，其商用产品热导率一般为180W/(m·K)-260W/(m·K)[9]，25℃-200℃温度范围内热膨胀系数为4×10 6/℃(与Si和GaAs等半导体芯片材料基本匹配)，弹性模量为310GPa，抗弯强度为300MPa-340MPa，介电常数为8-10。

AlN陶瓷烧结同样需要烧结助剂来改善性能，提高质量。常用助烧剂有Y₂O₃、CaO、Li₂O、BaO、MgO、SrO、La₂O₃、HfO₂和CeO₂等。助烧剂的主要作用有两方面：一是形成低熔点物相，实现液相烧结进而降低烧结温度；二是与晶格中的杂质氧发生反应，使晶格完整化，进而提高陶瓷性能。一般而言，二元或多元烧结助剂往往可以获得更好的烧结效果。助烧剂加入方式有两种，一是直接添加，另一种是以可溶性硝酸盐形式制成前驱体原位生产烧结助剂。传统AlN陶瓷成型方法有模压、等静压和热压等，但这些方法生产周期长、效率低、制品各方向受力不均匀，无法满足电子封装需求。近年来业界逐步开发了流延成型、注凝成型、注射成型等工艺。其中，流延法主要适用于制备片状产品，分为有机和无机体系。相对而言，有机流延体系具有溶剂选择范围广、干燥时间短、防止粉体水化等特点，但常用的醇、酮及苯等有机溶剂具有一定毒性，生产受到一定限制。因此，目前行业内主要采用水基流延成型法，但也存在坯体干燥易起泡和变形、烧结易开裂以及制品表面不光滑等问题。

氮化铝陶瓷热导率为氧化铝陶瓷的6-8倍，但热膨胀系数只有其50％，此外还具有绝缘强度高、介电常数低、耐腐蚀性好等优势。除了成本较高外，氮化铝陶瓷综合性能均优于氧化铝陶瓷，是一种非常理想的电子封装基片材料，尤其适用于导热性能要求较高的领域。

氮化铝陶瓷基板在作为LED基板时需要焊接围坝，现有的焊接通过磁控溅射的方式进行焊接，操作相对复杂，成本也更高。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明提供一种氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法，其技术方案如下：

一种氮化铝陶瓷基板上围坝的烧结焊接方法，包括如下步骤：

第一步，将氮化铝陶瓷基板通过厚膜印刷技术印刷出金属线路涂层，该金属线路涂层形状与需要焊接到氮化铝陶瓷上的围坝的形状适配；

第二步，在所述氮化铝陶瓷基板的金属线路涂层上放置合金焊料，再将所述围坝隔着所述合金焊料印刷或放置到所述氮化铝陶瓷基板上，所述围坝与所述金属线路涂层的形状对应；

第三步，将所述氮化铝陶瓷基板和所述围坝放入到烧结装置中；

第四步，向所述烧结装置中充入保护气体；

第五步，启动所述烧结装置进行烧结，且烧结的温度为150℃-1500℃；

第六步，烧结完成。

较佳地，所述厚膜印刷技术包括如下步骤：

第一步，准备用于印刷的氮化铝陶瓷基板和用于印刷或放置的金属浆料；

第二步，利用所述金属浆料在所述氮化铝陶瓷基板上进行厚膜丝网印刷，且所述金属浆料形成的线路厚度为10μm-200μm；

第三步，对上一步中形成的线路进行烧结，通过高温隧道炉加混合气体进行高温烧结烧结温度为150℃-1500℃范围；

第四步，带有金属线路涂层的氮化铝陶瓷基板制成。

较佳地，所述保护气体为氮气。

较佳地，所述氮气的浓度为95％-99％。

较佳地，所述烧结装置中烧结的气压压强为2-3个大气压。

有益效果：本发明构思新颖、设计合理，且便于使用，本发明针对氮化铝陶瓷的围坝焊接采用烧结焊接的方式进行焊接，相对于现有技术中采用磁控溅射，更加方便操作，成本更低。

附图说明

图1是本发明一实施例中具体的焊接结构分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例一

请参考图1，给出了一种氮化铝陶瓷基板1的结构形式，同时也给出了一种围坝3的结构形式。在本实施例中，首先第一步，准备用于印刷的氮化铝陶瓷基板和用于印刷或放置的金属浆料；然后利用所述金属浆料在所述氮化铝陶瓷基板上进行厚膜丝网印刷，且所述金属浆料形成的线路厚度为10μm；再然后，对上一步中形成的线路进行烧结，烧结温度为150℃；最后，带有金属线路涂层的氮化铝陶瓷基板制成。

将上一步中获得的氮化铝陶瓷基板1继续通过烧结技术烧结围坝3；在所述氮化铝陶瓷基板1的金属线路涂层2上放置合金焊料，再将所述围坝3隔着所述合金焊料印刷或放置到所述氮化铝陶瓷基板1上，所述围坝3与所述金属线路涂层2的形状对应；将所述氮化铝陶瓷基板1和所述围坝3放入到烧结装置中；向所述烧结装置中充入保护气体，所述保护气体为氮气，所述氮气的浓度为95％，所述烧结装置中烧结的气压压强为2个大气压；启动所述烧结装置进行烧结，且烧结的温度为150℃；烧结完成。

实施例二

请参考图1，给出了一种氮化铝陶瓷基板1的结构形式，同时也给出了一种围坝3的结构形式。在本实施例中，首先第一步，准备用于印刷的氮化铝陶瓷基板和用于印刷或放置的金属浆料；然后利用所述金属浆料在所述氮化铝陶瓷基板上进行厚膜丝网印刷，且所述金属浆料形成的线路厚度为200μm；再然后，对上一步中形成的线路进行烧结，烧结温度为1500℃；最后，带有金属线路涂层的氮化铝陶瓷基板制成。

将上一步中获得的氮化铝陶瓷基板1继续通过烧结技术烧结围坝3；在所述氮化铝陶瓷基板1的金属线路涂层2上放置合金焊料，再将所述围坝3隔着所述合金焊料印刷或放置到所述氮化铝陶瓷基板1上，所述围坝3与所述金属线路涂层2的形状对应；将所述氮化铝陶瓷基板1和所述围坝3放入到烧结装置中；向所述烧结装置中充入保护气体，所述保护气体为氮气，所述氮气的浓度为99％，所述烧结装置中烧结的气压压强为2个大气压；启动所述烧结装置进行烧结，且烧结的温度为1500℃；烧结完成。

实施例三

请参考图1，给出了一种氮化铝陶瓷基板1的结构形式，同时也给出了一种围坝3的结构形式。在本实施例中，首先第一步，准备用于印刷的氮化铝陶瓷基板和用于印刷或放置的金属浆料；然后利用所述金属浆料在所述氮化铝陶瓷基板上进行厚膜丝网印刷，且所述金属浆料形成的线路厚度为100μm；再然后，对上一步中形成的线路进行烧结，烧结温度为600℃；最后，带有金属线路涂层的氮化铝陶瓷基板制成。

将上一步中获得的氮化铝陶瓷基板1继续通过烧结技术烧结围坝3；在所述氮化铝陶瓷基板1的金属线路涂层2上放置合金焊料，再将所述围坝3隔着所述合金焊料印刷或放置到所述氮化铝陶瓷基板1上，所述围坝3与所述金属线路涂层2的形状对应；将所述氮化铝陶瓷基板1和所述围坝3放入到烧结装置中；向所述烧结装置中充入保护气体，所述保护气体为氮气，所述氮气的浓度为97％，所述烧结装置中烧结的气压压强为2个大气压；启动所述烧结装置进行烧结，且烧结的温度为1000℃；烧结完成。

需要说明的是，本发明所提供的方法，采用烧结焊接的方式在陶瓷基板和围坝之间形成焊接，实际应用中，不限于LED灯组，也可以用于其他的半导体封装，例如激光器等。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。