CN103715099A - 接合导热基板与金属层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种接合导热基板与金属层的方法，此方法是先提供导热基板、第一金属层与前置层，其中前置层位于导热基板与第一金属层之间，且前置层为第二金属层或金属氧化物层。之后，在无氧环境下，对前置层进行加热制作工艺，以将前置层转换成接合层来接合导热基板与第一金属层。加热制作工艺的温度小于或等于300°C。由于本发明仅在小于或等于300°C的温度下对前置层进行加热，因此可以避免其他元件受到高温的损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种接合方法，且特别是涉及一种接合导热基板与金属层的方法。
背景技术
在目前的接合技术中，为了导热的目的，可通过导热胶来接合二个元件来同时达成结构连接及导热连接。此外，为了提高导热的效果，还可以使用焊料来进行接合。
随着技术的进步，电子元件的效能越来越高，其所产生的热也越来越多。因此，电子元件必须通过连接至散热器以迅速地将电子元件所产生的热传送至散热器，由此防止电子元件因高温而失效。
然而，导热胶或焊料的导热系数均已无法满足目前高导热的需求。对于发光二极管（light emitting diode，LED）而言，导热胶或焊料已无法满足其散热需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接合导热基板与金属层的方法，其用以接合导热基板与金属层。
为达上述目的，本发明提出一种接合导热基板与金属层的方法，此方法是先提供导热基板、第一金属层与前置层，其中前置层位于导热基板与第一金属层之间，且前置层为第二金属层或金属氧化物层。之后，于无氧环境下，对前置层进行加热制作工艺，以将前置层转换成接合层来接合导热基板与第一金属层。加热制作工艺的温度小于或等于300°C。
基于上述，本发明在无氧环境下对导热基板与第一金属层之间的前置层进行加热，以将前置层转换成接合层来接合导热基板与第一金属层。由于本发明仅在小于或等于300°C的温度下对前置层进行加热，因此可以避免其他元件受到高温的损害。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1B为依照本发明一实施例所绘示的接合导热基板与金属层的流程剖视图；
图2为依照本发明一实施例所绘示的芯片设置于导热基板上的结构的剖面示意图。
主要元件符号说明
100、200：导热基板
102：金属层
104：前置层
106：加热制作工艺
108、208：接合层
202：芯片
204：陶瓷层
206：铜层
具体实施方式
图1A至图1B为依照本发明一实施例所绘示的接合导热基板与金属层的流程剖视图。首先，请参照图1A，提供导热基板100、金属层102与前置层104。导热基板100的材料例如是金属或合金，如铜、铜合金、铝或铝合金。或者，导热基板100也可以是具有金属表面的陶瓷基板。金属层102的材料例如是铜、镍、银或金。当金属层102接合至到金属导热基板或陶瓷基板的金属表面之后，导热基板100用于将来自金属层102的热传导至外部，亦即导热基板100作为散热器之用。
前置层104位于导热基板100与金属层102之间。在一实施例中，前置层104是先形成于导热基板100上，然后再叠合导热基板100与金属层102，以使前置层104位于导热基板100与金属层102之间。在另一实施例中，也可以是前置层104先形成于金属层102上，然后再叠合导热基板100与金属层102。
前置层104可为金属层。在一实施例中，金属层的材料例如为银或铜，且其形成方法例如是利用电镀的方式，在导热基板100或金属层102上镀上一层金属材料。
或者，在另一实施例中，当金属层也可以为含有多个金属粒子的胶层。上述金属粒子的材质例如为银、铜或其组合，且其粒径范围例如介于5纳米至50纳米。此时，金属层的形成方法例如是将含有金属粒子的胶体涂布于导热基板100或金属层102上。
此外，当前置层104也可以为金属氧化物层。在一实施例中，金属氧化物层为氧化银层或氧化铜层，且其形成方法例如是无电镀（electroless plating）法。举例来说，在欲形成的金属氧化物层为氧化银层的情况下，可将导热基板100置于硝酸银溶液中来进行化学反应，使硝酸银于导热基板100的表面上反应形成氧化银。
在另一实施例中，金属氧化物层也可以为含有多个金属氧化物粒子的胶层。上述的金属氧化物粒子的材质例如为氧化银或氧化铜，此时，金属氧化物层的形成方法例如是将含有金属氧化物粒子的胶体涂布于导热基板100或金属层102上。
之后，请参照图1B，于无氧环境下对前置层104进行加热制作工艺106，以将前置层104转换成接合层108来接合导热基板100与金属层102上述的无氧环境可以是惰性气体或还原气体的环境。惰性气体例如为氮气或氩气。还原气体例如为氢气或含有氢气的气体。此外，加热制作工艺106的温度小于或等于300°C。
特别一提的是，由于加热制作工艺106的温度小于或等于300°C，其远低于前置层104（金属层或金属氧化物层）的熔点，亦即可在较低的温度下接合导热基板100与金属层102，因此可避免其他元件在高温下受到损坏的问题。此外，由于用于接合导热基板100与金属层102的材料为金属或金属氧化物，其具有良好的热传导特性，因此可以有效地将来自金属层102的热传导至导热基板100而散出，以同时达成结构接合以及导热的目的。
以下举例说明以本发明的接合导热基板与金属层的方法所形成的结构。
图2为依照本发明一实施例所绘示的芯片设置于导热基板上的结构的剖面示意图。请参照图2，芯片202装设于包含陶瓷层204的堆叠结构上。陶瓷层204的材料例如为氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅等。陶瓷层204的表面具有铜层206。铜层206即为本发明中的第一金属层。
此外，上述的堆叠结构装设于可作为散热器的导热基板200上。导热基板200的材料例如为金属或合金，或是具有金属表面的陶瓷基板。接合层208配置于导热基板200与铜层206之间，用以接合导热基板200与铜层206。接合层208为依照图1A至图1B中的方法将前置层104转换而成。
由上述可知，由于在以加热制作工艺接合导热基板200与铜层206的过程中，温度小于或等于300°C，其远低于金属或金属氧化物的熔点，亦即可在较低的温度下接合导热基板200与铜层206，因此可避免其他元件在高温下受到损坏。
此外，由于接合层208为金属或金属氧化物，其具有良好的热传导特性，因此可以有效地将芯片202产生的热传导至导热基板200并散出。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (18)
1.一种接合导热基板与金属层的方法，包括：
提供一导热基板、一第一金属层及一前置层，其中该前置层位于该导热基板与该第一金属层之间，且该前置层为一第二金属层或一金属氧化物层；以及
在一无氧环境下，对该前置层进行一加热制作工艺，以将该前置层转换成一接合层来接合该导热基板与该第一金属层，其中该加热制作工艺的温度小于或等于300°C。
2.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中在该前置层形成于该导热基板或该第一金属层上之后，叠合该导热基板与该第一金属层，以使该前置层位于该导热基板与该第一金属层之间。
3.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该第二金属层包括银层或铜层。
4.如权利要求3所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该第二金属层的形成方法包括电镀法。
5.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该第二金属层为含有多个金属粒子的胶层。
6.如权利要求5所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该些金属粒子的材质包括银、铜或其组合。
7.如权利要求5所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该些金属粒子的粒径范围介于5纳米至50纳米。
8.如权利要求5所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该第二金属层的形成方法包括涂布法。
9.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该金属氧化物层包括氧化银层或氧化铜层。
10.如权利要求9所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该金属氧化物层的形成方法包括无电镀法。
11.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该金属氧化物层为一含有多个金属氧化物粒子的胶层。
12.如权利要求11所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该些金属氧化物粒子的材质包括氧化银或氧化铜。
13.如权利要求11所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该金属氧化物层的形成方法包括涂布法。
14.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该导热基板的材料包括金属或合金。
15.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该导热基板包括具有一金属表面的一陶瓷基板，且该第一金属层通过该接合层与该金属表面接合。
16.如权利要求1所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该无氧环境包括一惰性气体或一还原气体的环境。
17.如权利要求16所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该惰性气体包括氮气或氩气。
18.如权利要求16所述的接合导热基板与金属层的方法，其中该还原气体包括氢气或含有氢气的气体。
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