1.本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.半導(dǎo)體芯片等半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)過程中，半導(dǎo)體元件把已制造完成的半導(dǎo)體元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及電氣功能的確認(rèn)，以保證半導(dǎo)體元件符合系統(tǒng)的需求的過程稱為封裝后測(cè)試（簡(jiǎn)稱封測(cè)），對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封測(cè)時(shí)需要用到電子陶瓷加熱器，目前，已研發(fā)出高溫共燒陶瓷發(fā)熱片(mch)，mch直接在al2o3氧化鋁陶瓷生坯上印刷電阻漿料后，后在1600℃左右的高溫下共燒，然后再經(jīng)電極、引線處理后，獲得新一代中低溫發(fā)熱元件。但氧化鋁陶瓷基板熱導(dǎo)率較低，膨脹系數(shù)較高，在大功率工況下易產(chǎn)生冷熱溫差形成熱應(yīng)力從而使產(chǎn)品失效。且在小型應(yīng)用領(lǐng)域，除了要求較高的熱導(dǎo)率外還要求產(chǎn)品具有較高的機(jī)械性能。

3.申請(qǐng)人在前幾年提出的專利號(hào)為2013107411448，名稱為《采用復(fù)合粉末粒型制備氮化鋁陶瓷基片的方法》的發(fā)明專利中，提出了一種采用復(fù)合粉末粒型制備氮化鋁陶瓷基片的方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：氮化鋁和氧化鋁復(fù)合粉體經(jīng)過等離子體活化煅燒后、加入助燒劑、有機(jī)混合溶劑和其他輔助溶劑進(jìn)行球磨，經(jīng)過真空除泡后流延成型，流延生坯經(jīng)預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)步驟得到氮化鋁陶瓷基片。本發(fā)明采用氧化鋁和氮化鋁的復(fù)合粉末為原料，經(jīng)過等離子煅燒，改變粉末表面狀態(tài)，提高粉末表面原子活性和原子的擴(kuò)散能力，有助于加速燒結(jié)過程，降低燒結(jié)溫度；燒結(jié)過程中在還原性氣氛中燒結(jié)，通過還原反應(yīng)形成新生態(tài)原子，從而加速燒結(jié)過程，節(jié)約生產(chǎn)成本，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

4.專利號(hào)為2018106876686，名稱為《3d陶瓷后蓋的制備方法》的發(fā)明專利中，公開了一種3d陶瓷后蓋及其制備方法。上述3d陶瓷后蓋的制備方法，包括如下步驟：s1、將陶瓷原料加入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，制備成分散均勻的流延漿料，流延漿料經(jīng)脫泡處理后流延得到膜帶生坯；s2、將膜帶生坯沖切成平板生坯和邊框生坯；s3、將至少一平板生坯與至少一邊框生坯疊加在一起進(jìn)行溫水等靜壓處理，平板生坯的一面與邊框生坯的一面連接在一起，得到3d陶瓷生坯；s4、將3d陶瓷生坯進(jìn)行排膠，得到3d陶瓷素坯，將3d陶瓷素坯進(jìn)行燒結(jié)，得到3d陶瓷燒坯；s5、將3d陶瓷燒坯進(jìn)行表面處理，得到3d陶瓷后蓋。本發(fā)明所述陶瓷后蓋制備方法，等靜壓工序無需采用模具，可以節(jié)省成本；并且燒坯變形率較低，縮短了加工時(shí)間。

5.以氮化鋁為基材的陶瓷基片相較于氧化鋁陶瓷基片基片具有更好的應(yīng)用前景，氧化鋁陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)在25w/m-k，而氮化鋁陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)在210w/m-k,兩者之間導(dǎo)熱系數(shù)相差數(shù)倍；氮化鋁陶瓷基板比氧化鋁陶瓷基板硬度更高，出現(xiàn)折斷或破損情況更低。

6.以氮化鋁陶瓷為主要研究方向，如何進(jìn)一步提高氮化鋁陶瓷的性能和生產(chǎn)效率，以提高日益嚴(yán)苛的封測(cè)需要，成為相關(guān)行業(yè)研究的課題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

7.本發(fā)明的目的是提供一種性能更優(yōu)的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，以及一

種更為高效的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器制備方法。

8.為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，包括第一氮化鋁基板、加熱電路、第二氮化鋁基板和導(dǎo)線，所述導(dǎo)線與加熱電路電性連接；加熱電路設(shè)于第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間。

9.優(yōu)選的是，所述第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間還設(shè)有連接片。

10.一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，包括以下步驟：s1：球磨，在粉料中加入溶劑進(jìn)行球磨，得到混合均勻的氮化鋁漿料；其中，粉料包括氮化鋁粉體與氧化釔粉體；s2：流延，將氮化鋁漿料進(jìn)行負(fù)壓脫泡后進(jìn)行流延，按照產(chǎn)品要求設(shè)置流延厚度，形成氮化鋁生坯帶；s3：裁切，將氮化鋁生坯帶按照尺寸要求裁切成氮化鋁生坯片；s4：印刷，按照不同產(chǎn)品的功率要求，使用金屬漿料在氮化鋁生坯片上印刷相應(yīng)的加熱電路，印刷使用的金屬漿料根據(jù)不同產(chǎn)品特性進(jìn)行相應(yīng)選擇；s5：疊壓，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，印刷面疊壓在中間層，然后進(jìn)行加熱靜壓，制成氮化鋁生坯塊；s6：切割，將氮化鋁生胚塊切割成產(chǎn)品要求的尺寸大小，得到氮化鋁預(yù)制塊；s7：打孔、灌漿，在氮化鋁預(yù)制塊的加熱電路兩電極處進(jìn)行打孔，并用導(dǎo)電漿料進(jìn)行填充；s8：排膠、燒結(jié)，燒結(jié)采用htcc共燒工藝和惰性氣體氣氛裂解配方體系；s9：釬焊，通過灌漿孔將導(dǎo)線與內(nèi)部加熱電路連接，得到成品。

11.優(yōu)選的是，所述粉料中，氮化鋁粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于90%。

12.優(yōu)選的是，所述粉料中，氮化鋁粉體和氧化釔粉體的質(zhì)量比為95:5。

13.優(yōu)選的是，s1中，取出一部分漿料，負(fù)壓脫泡后，在低溫狀態(tài)下壓制成薄片，冷凍后裁切后得到與氮化鋁生坯片大小相適應(yīng)的連接片生胚帶。

14.優(yōu)選的是，所述連接片生胚帶含溶劑，在受熱后軟化后硬度小于氮化鋁生坯帶。

15.優(yōu)選的是，s5中，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，每?jī)蓪拥X生坯帶之間鋪設(shè)一層連接片生胚帶；連接片生胚帶在溫度升高軟化后將相鄰的兩層氮化鋁生坯帶連接為一體。

16.優(yōu)選的是，所述連接片生胚帶的厚度不小于加熱電路厚度。

17.優(yōu)選的是，所述加熱靜壓方式為溫水等靜壓。

18.本發(fā)明采用htcc（high-temperature co-fired ceramics）共燒工藝，電極與導(dǎo)熱電子陶瓷一次成型，提高加熱電極的精度；采用惰性氣體氣氛裂解配方體系，確保電極不被氧化；惰性混合氣體高溫?zé)Y(jié)，提高熱導(dǎo)率和電阻均勻性；產(chǎn)品發(fā)熱速度更快，抗彎強(qiáng)度更高；加熱靜壓前采用連接片生胚帶鋪設(shè)于兩層氮化鋁生坯帶之間，軟化后的連接片生胚帶能更好的包裹加熱電路，填充加熱電路間縫隙，使導(dǎo)熱更快更均勻，可加熱通斷循環(huán)20萬次以上，壽命更長(zhǎng)，還能更快的使兩層氮化鋁生坯帶連接為一體，減少加熱靜壓的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

19.下面結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其有益效果顯而易見。

20.圖1為一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。

21.圖中附圖標(biāo)記：1-第一氮化鋁基板，2-加熱電路，3-第二氮化鋁基板，4-導(dǎo)線，5-連接片。

具體實(shí)施方式

22.下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

23.本實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，包括第一氮化鋁基板1、加熱電路2、第二氮化鋁基板3和導(dǎo)線4，所述導(dǎo)線與加熱電路電性連接；加熱電路設(shè)于第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間。

24.所述第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間還設(shè)有連接片5。

25.一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，包括以下步驟：s1：球磨，在粉料中加入溶劑進(jìn)行球磨，得到混合均勻的氮化鋁漿料；其中，粉料包括氮化鋁粉體與氧化釔粉體；s2：流延，將氮化鋁漿料進(jìn)行負(fù)壓脫泡后進(jìn)行流延，按照產(chǎn)品要求設(shè)置流延厚度，形成氮化鋁生坯帶；s3：裁切，將氮化鋁生坯帶按照尺寸要求裁切成氮化鋁生坯片；s4：印刷，按照不同產(chǎn)品的功率要求，使用金屬漿料在氮化鋁生坯片上印刷相應(yīng)的加熱電路，印刷使用的金屬漿料根據(jù)不同產(chǎn)品特性進(jìn)行相應(yīng)選擇；s5：疊壓，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，印刷面疊壓在中間層，然后進(jìn)行加熱靜壓，制成氮化鋁生坯塊；s6：切割，將氮化鋁生胚塊切割成產(chǎn)品要求的尺寸大小，得到氮化鋁預(yù)制塊；s7：打孔、灌漿，在氮化鋁預(yù)制塊的加熱電路兩電極處進(jìn)行打孔，并用導(dǎo)電漿料進(jìn)行填充；s8：排膠、燒結(jié)，燒結(jié)采用htcc共燒工藝和惰性氣體氣氛裂解配方體系；排膠使產(chǎn)品內(nèi)外部殘?zhí)剂烤鶆?，排膠一般指在坯體燒成前將其中的有機(jī)物排除干凈，以保證產(chǎn)品的形狀、尺寸和質(zhì)量要求的過程。燒結(jié)之后的氮化鋁預(yù)制塊平整無翹曲。

26.s9：釬焊，通過灌漿孔將導(dǎo)線與內(nèi)部加熱電路連接，得到成品。

27.所述粉料中，氮化鋁粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于90%。

28.所述粉料中，氮化鋁粉體和氧化釔粉體的質(zhì)量比為95:5。

29.s1中，取出一部分漿料，負(fù)壓脫泡后，在低溫狀態(tài)下壓制成薄片，冷凍后裁切后得到與氮化鋁生坯片大小相適應(yīng)的連接片生胚帶。冷凍溫度不必過低，使連接片生胚帶失去流動(dòng)性即可。

30.所述連接片生胚帶含溶劑，在受熱后軟化后硬度小于氮化鋁生坯帶。

31.s5中，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，每?jī)蓪拥X生坯帶之間鋪設(shè)一層連接片生胚帶；連接片生胚帶在溫度升高軟化后將相鄰的兩層氮化鋁生坯帶連接為一體。

32.所述連接片生胚帶的厚度不小于加熱電路厚度，以使連接片生胚帶能加熱電路包裹、覆蓋加熱電路，并填充加熱電路間的縫隙。

33.所述加熱靜壓方式為溫水等靜壓。采用溫水等靜壓進(jìn)行壓合，一般需要20min以上才能達(dá)到較好的壓合效果，本發(fā)明采用連接片生胚帶，能起到一定的粘連效果，可將溫水等靜壓時(shí)間縮短到10min以內(nèi)，有助于提高生產(chǎn)效率。

34.以上所述僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，其特征在于，包括第一氮化鋁基板、加熱電路、第二氮化鋁基板和導(dǎo)線，所述導(dǎo)線與加熱電路電性連接；加熱電路設(shè)于第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間。2.根據(jù)權(quán)利要求要求1所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，其特征在于，所述第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間還設(shè)有連接片。3.一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：球磨，在粉料中加入溶劑進(jìn)行球磨，得到混合均勻的氮化鋁漿料；其中，粉料包括氮化鋁粉體與氧化釔粉體；s2：流延，將氮化鋁漿料進(jìn)行負(fù)壓脫泡后進(jìn)行流延，按照產(chǎn)品要求設(shè)置流延厚度，形成氮化鋁生坯帶；s3：裁切，將氮化鋁生坯帶按照尺寸要求裁切成氮化鋁生坯片；s4：印刷，按照不同產(chǎn)品的功率要求，使用金屬漿料在氮化鋁生坯片上印刷相應(yīng)的加熱電路，印刷使用的金屬漿料根據(jù)不同產(chǎn)品特性進(jìn)行相應(yīng)選擇；s5：疊壓，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，印刷面疊壓在中間層，然后進(jìn)行加熱靜壓，制成氮化鋁生坯塊；s6：切割，將氮化鋁生胚塊切割成產(chǎn)品要求的尺寸大小，得到氮化鋁預(yù)制塊；s7：打孔、灌漿，在氮化鋁預(yù)制塊的加熱電路兩電極處進(jìn)行打孔，并用導(dǎo)電漿料進(jìn)行填充；s8：排膠、燒結(jié)，燒結(jié)采用htcc共燒工藝和惰性氣體氣氛裂解配方體系；s9：釬焊，通過灌漿孔將導(dǎo)線與內(nèi)部加熱電路連接，得到成品。4.根據(jù)權(quán)利要求要求3所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，所述粉料中，氮化鋁粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于90%。5.根據(jù)權(quán)利要求要求3所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，所述粉料中，氮化鋁粉體和氧化釔粉體的質(zhì)量比為95:5。6.根據(jù)權(quán)利要求要求3所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，s1中，取出一部分漿料，負(fù)壓脫泡后，在低溫狀態(tài)下壓制成薄片，冷凍后裁切后得到與氮化鋁生坯片大小相適應(yīng)的連接片生胚帶。7.根據(jù)權(quán)利要求要求6所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，所述連接片生胚帶含溶劑，在受熱后軟化后硬度小于氮化鋁生坯帶。8.根據(jù)權(quán)利要求要求7所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，s5中，根據(jù)產(chǎn)品厚度要求進(jìn)行不同層數(shù)的疊壓，每?jī)蓪拥X生坯帶之間鋪設(shè)一層連接片生胚帶；連接片生胚帶在溫度升高軟化后將相鄰的兩層氮化鋁生坯帶連接為一體。9.根據(jù)權(quán)利要求要求6所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，所述連接片生胚帶的厚度不小于加熱電路厚度。10.根據(jù)權(quán)利要求要求3所述的半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器的制備方法，其特征在于，所述加熱靜壓方式為溫水等靜壓。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體芯片封測(cè)用電子陶瓷加熱器，包括第一氮化鋁基板、加熱電路、第二氮化鋁基板和導(dǎo)線，所述導(dǎo)線與加熱電路電性連接；加熱電路設(shè)于第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間；所述第一氮化鋁基板和第二氮化鋁基板之間還設(shè)有連接片；本發(fā)明采用惰性混合氣體高溫?zé)Y(jié)，提高熱導(dǎo)率和電阻均勻性；加熱靜壓前采用連接片生胚帶鋪設(shè)于兩層氮化鋁生坯帶之間，軟化后的連接片生胚帶能更好的包裹加熱電路，填充加熱電路間縫隙，使導(dǎo)熱更快更均勻，還能減少加熱靜壓的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：徐彬桓 陳圣龍 陳建國(guó) 泮鑫琴 顧晉俊 薛陽(yáng)陽(yáng)

受保護(hù)的技術(shù)使用者：萊鼎電子材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.09

技術(shù)公布日：2022/7/5