【技術領域】

本發明關于接合結構，更特別關于將銅片接合至散熱基板的接合材料與接合方法。

【背景技術】

高發熱元件如發光二極體(LED)的散熱問題一直是模組化瓶頸之一。目前常見的FR4基板或鋁基金屬基板的低導熱系數均無法將元件的熱順利導入散熱器中。為改善上述缺點，可采用銅片搭配電性絕緣的陶瓷基板，將元件的熱經由銅片與陶瓷基板導入散熱器中。上述復合板即所謂的陶瓷直接覆銅法(DBC)。

雖然陶瓷直接覆銅法可改善元件散熱問題，但此制程的溫度往往超過1000℃。另一方面，為形成銅片與陶瓷基板之間的共熔層，需先氧化銅片形成氧化銅層于銅片表面，再以氧化銅層接合陶瓷基板。氧化銅層的均勻性與厚度的控制性不佳，容易造成散熱不均的現象。此外若需要圖案化銅層，則需額外的圖案化制程如微影制程及蝕刻。

綜上所述，目前極需一種新的方法接合銅片與散熱基板。

【發明內容】

本發明一實施例提供一種接合材料，包括有機高分子；以及無機粉末均勻分散于該有機高分子之間，其中有機高分子與無機粉末之重量比為50∶50至10∶90，且無機粉末包含均勻混合的氧化銅與摻雜物，氧化銅與摻雜物之摩爾比為95∶5至99∶1，且摻雜物系鋅、錫、銦、或上述之組合。

本發明另一實施例提供一種接合方法，包括以上述接合材料接合散熱基板與銅層；以及加熱接合材料，使接合材料的無機粉末與部分散熱基板、與部分該銅層形成共熔層。

本發明又一實施例更提供一種接合結構，包括散熱基板；共熔層，位于散熱基板上；以及銅層，位于共熔層上，其中散熱基板為氧化鋁、氮化鋁、或氧化鋯，且共熔層為摻雜有鋅、錫、銦、或上述之組合的氧化銅鋁、氮氧化銅鋁、或氧化銅鋯。

【附圖簡單說明】

圖1至3是本發明一實施例中，形成接合結構之示意圖。

【主要元件符號說明】

11～接合材料；

13～散熱基板；

15～銅層；

17～共熔層。

【具體實施方式】

本發明一實施例提供一種接合材料，包括有機高分子以及無機粉末。有機高分子可為PVB、PVA、甲基纖維素、其他合適之有機高分子、或上述之組合。在本發明一實施例中，有機高分子的黏度介于300至10000cps之間。若有機高分子的黏度過高，則涂層太厚不易涂布均勻。若有機高分子的黏度過低，則無法附著。在本發明一實施例中，有機高分子的重均分子量介于8000至20000之間。若有機高分子的重均分子量過高，則易有殘碳。若有機高分子的重均分子量過低，則膜層強度差易于涂附后脫落。無機粉末含有均勻混合的氧化銅與摻雜物。摻雜物系鋅、錫、銦、或上述之組合。氧化銅與摻雜物的摩爾比為95∶5至99∶1。若摻雜物的比例過高，對后續之接合溫度并無明顯助益，增加材料成本，且可能使接合界面硬脆。若摻雜物的比例過低，則無法有效降低接合溫度。將氧化銅與摻雜物均勻混合后形成的無機粉末粒徑分布介于20nm至300nm之間。上述無機粉末的粒徑有助于其均勻分散于有機高分子中，在進一步搭配分散劑后不會沉降或均勻懸浮于膠體中。若無機粉末的粒徑過大，則熔合溫度上升。若無機粉末的粒徑過小，則使粉體不易分散。接著將無機粉末均勻分散于有機高分子之間以形成接合材料，分散方法可為球磨、旋轉攪拌、或高速離心法。有機高分子與無機粉末的重量份介于50∶50至10∶90之間。若無機粉末之比例過高，則黏度過高無法涂覆。若無機粉末之比例過低，則成膜不易且無法達到所需厚度。上述接合材料可為膠態或液態，端視制程需求而定。

如圖1所示，將上述接合材料11涂覆于散熱基板13上，其方法可為旋涂法、噴墨印刷法、或狹縫印刷法、浸潤法、或上述之組合。散熱基板13可為陶瓷材料如氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、或其他可與氧化銅形成共熔層的材料。

如圖2所示，接著形成銅層15于接合材料11上。在本發明一實施例中，銅層15的厚度介于100μm至500μm之間。銅層15的作用在于承載并接合發熱元件如LED、IC、或類似物，接合法可為覆晶法(Flip-chip?mounting)、打線接合法(wire?bounding)其他已知的接合法、或未來開發的接合法。若銅層15的厚度過薄，則易使銅層變形。若銅層15的厚度過厚，則接合強度低且接合面不均勻。