金刚石基封装线路板及其制备方法与流程

1.本发明涉及电子封装技术领域，尤其涉及一种金刚石基封装线路板及其制备方法。


背景技术：

2.电子工业的发展日新月异，特别是芯片行业快速革新，高集成与高功率元器件逐步进入市场，提升电子终端装置的运行速度，降低单位能耗，能够有效改善装置性能。然而，高功率与高集成元器件在工作的同时会产生更多的热量，对承载元器件的封装线路板提出了更高的散热/耐热要求，传统的pcb封装线路板大都是塑料材质，不具备高散热和高耐热能力；近几年发展较快的氧化铝和氮化铝等陶瓷基板虽然具有良好的耐热性能，其散热能力也较pcb板有一些提升，但面对高散热应用场景时仍然显得捉襟见肘。
3.金刚石具有优异的导热性能，机械强度和化学稳定性，是一种有潜力的优质封装线路板材料，以完成高功率和高集成元器件的承载和散热作用。不过，金刚石因其具有不同于传统pcb基板和陶瓷基板的化学特性，难以用传统的电路板印刷方式直接在金刚石表面布置电路。因此，如何简单/低成本地在其表面布置高结合强度的金属电路层是其面向应用迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金刚石基封装线路板及其制备方法。
5.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：第一方面，本发明提供一种金刚石基封装线路板的制备方法，其包括：提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体；在所述金属种子层的表面覆设图案化掩模，所述图案化掩模中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉；在所述图案化掩模的未覆盖区域内暴露出的所述金属种子层表面沉积金属导电层，形成复合前体结构；对所述复合前体结构进行热处理，以使所述树脂碳化形成碳化物、使处于所述图案化掩模覆盖区域内的所述金属种子层被所述玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使所述金刚石基体与处于所述图案化掩模暴露区域内的金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石-金属复合结构作为金刚石基封装线路板。其中，所述碳化物和金属氧化物与金刚石基体的结合能力较为容散，容易被去除。
6.第二方面，本发明还提供一种上述制备方法制得的金刚石基封装线路板，其包括金刚石基体以及覆设于所述金刚石基体表面的印刷电路，所述印刷电路沿远离所述金刚石基体的方向层叠设置有金属种子层和金属导电层，至少所述金属种子层和所述金刚石基体之间形成化学冶金结合。
7.基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本发明所提供的制备方法经过巧妙设计，通过形成化学冶金结合来获得高结合强度的金刚石-金属复合结构作为封装线路板，并且利用热处理步骤即可一道工艺实现至少树脂掩模的碳化去除、金属种子层的氧化去除以及层间的化学冶金结合这三种功效，制备过程简捷高效，能够低成本地获得具有高结合强度的图案化电路的金刚石基封装线路板。
8.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
9.图1是本发明一典型实施案例提供的金刚石基封装线路板的显微照片；图2是本发明一典型实施案例提供的金刚石基封装线路板的绝缘区域的eds能谱分析图；图3是本发明一典型实施案例提供的金刚石基封装线路板的导电区域的eds能谱分析图；图4是本发明另一典型实施案例提供的金刚石基封装线路板的导电区域的eds能谱分析图；图5是本发明一典型对比案例提供的金刚石基封装线路板的导电区域的eds能谱分析图。
具体实施方式
10.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
11.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
12.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
13.本发明实施例提供一种金刚石基封装线路板的制备方法，其包括如下的步骤：提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体。
14.在所述金属种子层表面的覆设图案化掩模，所述图案化掩模中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉。
15.在所述图案化掩模的未覆盖区域内暴露出的所述金属种子层表面沉积金属导电层，形成复合前体结构。
16.对所述复合前体结构进行热处理，以使所述树脂碳化形成碳化物，使处于所述图案化掩模覆盖区域内的所述金属种子层被所述玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使所述金刚石基体与金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石基封装线路板。
17.其中，该碳化物以及金属氧化物是疏松且非紧密结合在金刚石基体上的状态，能
够被轻易去除，金刚石基体可自行生长制备或者商购，具体例如在商购的金刚石薄板或块体或其他宏观体（例如表层镶嵌或镀覆金刚石的其他材质基体）的表面通过溅射、旋涂、蒸镀等等方式沉积形成可用的金属薄层作为所述金属种子层；或者金刚石基体本身亦是自行制备的；在一些可能的实施方式中，还可以直接商购或委托加工直接获得表面具有金属种子层的金刚石基体。图案化掩模的作用一方面是为金属导电层的图案化沉积提供模板，另一方面还起到了氧化去除需要绝缘的区域的金属种子层的作用。
18.在金属种子层表面沉积金属导电层的方式例如优选为电镀，当然，其他化学镀或熔融金属填充（例如锡膏填充）的方式亦可实现金属导电层的沉积，而由于本发明所提供的复合结构通常用于电子封装领域的封装线路板，其功能类似于pcb线路板，因此所优选的实施方式为电镀和/或化学镀，金属材质类型优选为铜等用作线路板常见的金属，但也不仅仅限于此。
19.在种子层表面沉积金属导电层的方法优选电镀的原因在于本案制备方法设计了基底整体导电而表面图案化的结构，如果采用其他方法可能导致图案化之外的区域也被镀覆上金属层，当然方法上化学镀和熔融金属也都是可以考虑的，因为化学镀对不同表面的镀覆质量和效率一般不同，熔融金属一般与金属的浸润角小于与陶瓷的浸润角。
20.而热处理工序实现了三个功能，即碳化去除所述树脂（相当于去除了图案化掩模）、氧化去除所述金属种子层，防止金属种子层导电，以及实现了金刚石与金属种子层之间的强冶金结合。
21.关于后续工艺，在一些实施方案中，所述制备方法还可以包括：在进行所述热处理后，去除所述碳化物和金属氧化物的步骤，具体例如可以采用物理清洗的方法去除所述碳化物以及金属氧化物的步骤。由于上述碳化物和金属氧化物均是非紧密结合的状态，因此很容易通过物理清洗的方式去除，在去除过程中，由于金属氧化物往往和碳化物形成一定的结合，在碳化物的存在反而还能够帮助金属氧化物的剥离去除，相当于生成的碳化物在物理清洗的作用力下一定程度上辅助剥离了金属氧化物。
22.在一些实施方案中，所述物理清洗方法包括超声清洗、震动清洗、高压冲洗中的任意一种或两种以上的组合。
23.当然，若不采用液体清洗的方式，利用高压空气等进行清洗亦可。且需要说明，上述物理清洗的方式属于比较容易实现且成本较低的清洗方式，但不论替换为其他任意去除方式，只要能够完成所述碳化物和金属氧化物的去除即可。
24.由此可以看出，本发明实施例所提供的技术方案，无需化学刻蚀、物理刻蚀或去胶等复杂手段即可完成掩模以及绝缘区域（即金刚石表面不需要沉积金属的区域，对应于上述图案化掩模的覆盖区域）的金属种子层的去除，这大大降低了工艺难度，使得制备过程更加容易实施，对所投入设备的要求也显著降低。
25.其中，为了实现整面导电层的沉积，通常需要在金刚石表面连续覆盖金属种子层，以起到整面传导电流的作用，或至少分区域传导电流以保证所有期待沉积的位置，尤其是处于封装基板中间且与其他电路并未直接导通的一些图案电路的位置均能够沉积上金属导电层，这使得金属种子层的覆盖区域必然超出金属导电层的覆盖区域，因此，如何去除多余的金属种子层是必须考虑的，否则会带来非常大的短路风险。
26.关于本发明实施例的具体实施细节，在一些实施方案中，所述金属种子层的材质
包括铬、钛、钼、钽中的任意一种或两种以上的组合；所优选的金属种子层材质属于导电能力优异、与金刚石以及金属导电层结合性好，以及所形成的氧化物与金刚石的结合性较低的特性，这样能够确保实现冶金结合以及便于氧化去除等多种功能于一体，当然可选的金属材质不仅限于此，从现有的金属元素中通过有限次实验筛选出的能够具有上述特性的金属均可。
27.在一些实施方案中，所述树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种以上的组合，且亦不限于此。
28.在一些实施方案中，所述金属种子层是至少采用磁控溅射的方法形成的；所述磁控溅射时的温度控制在500℃以下。
29.金属种子层的沉积方式为低温加热或常温下的磁控溅射，不选用高温磁控溅射方式来形成金属种子层的原因在于这种方式所形成的金属种子层在溅射过程中使金刚石基体和金属种子层即可发生化学冶金结合，在后续的氧化过程中不易被彻底去除，这将影响电绝缘性能。经过发明人多次试验分析，通常实现良好的电绝缘能力需要控制磁控溅射的温度在500℃以下，控制在此温度以下能够避免上述因过早地出现化学冶金结合而导致的形成短路通路。
30.而关于玻璃粉的具体选择，所选用的玻璃粉例如下述实施例所示例的具体商购玻璃粉，亦可替换为具有相似氧化特性的其他玻璃粉，满足熔融温度和氧化性需求即可。例如bi2o
3-b2o
3-zno系低熔点玻璃粉或其他主要由金属氧化物构成的氧化性玻璃粉。简而言之，筛选该玻璃粉的原则即在于在上述指定的反应条件下，该玻璃粉的熔点满足熔化需求，且氧化性足以氧化薄层的种子层即可，本领域技术人员可以基于该原则通过有限次实验筛选商购的任意玻璃粉，自然不必局限于本发明所示例的选择范围。
31.在一些实施方案中，所述制备方法具体可以包括：提供绝缘浆料，所述绝缘浆料中含有所述树脂以及玻璃粉。
32.将所述绝缘浆料图案化覆设在所述金属种子层表面形成图案化液膜。
33.对所述图案化液膜进行固化处理，形成所述图案化掩模。
34.上述实施方式采用浆料涂覆法，简便易实施，且非常容易实现图案化。
35.在一些实施方案中，所述绝缘浆料中树脂与玻璃粉的质量比为0.1-10：1。
36.在一些实施方案中，所形成的图案化掩模的厚度为1-100μm。
37.在一些实施方案中，所述绝缘浆料中还添加有粘度调节剂，以防止过分流变，保持较佳的图案化精度，当然其中含有其他常见功能助剂等能够提高印刷性能的实施方式均是可行的。
38.在一些实施方案中，所述绝缘浆料采用丝网印刷的方式进行所述图案化覆设。当然除丝网印刷这种较为便捷的形式以外，通过图案化的刮涂、旋涂等等方式，能够实现浆料的图案化覆盖的方式均可。
39.在一些实施方案中，所述树脂的碳化温度低于500℃，例如300-500℃。
40.在一些实施方案中，所述玻璃粉的熔点高于400℃，例如400-600℃。
41.在一些实施方案中，所述热处理包括第一阶段和第二阶段；所述第一阶段至少用于使所述树脂碳化，所述第二阶段至少用于使所述金属种子层被所述玻璃粉氧化。在一些实施方案中，所述第一阶段的温度为300-500℃，时间为30-300min。在一些实施方案中，所
述第二阶段的温度为400-600℃，时间为30-300min。
42.在一些实施方案中，所述热处理还包括第三阶段，所述第三阶段至少用于提高所述化学冶金结合的程度。
43.在一些实施方案中，所述第三阶段的温度为700-900℃，时间为1-100min。
44.上述实施方法中，通过将碳化、氧化以及冶金结合的过程分段进行，不同的温度段主要进行对应的反应过程，使得各个反应过程不会产生较大的相互干扰，相比于一步升温至选定的温度同时进行多种反应过程，这种分段反应的方式对于实现彻底反应具有帮助，主要体现在掩模和种子层的去除更加彻底、冶金结合更加牢靠。最关键的是，分段进行升温避免了初期即升高到较高的温度，先使得碳化和氧化反应发生，然后再产生冶金结合，这避免了先出现部分冶金结合而导致后期无法彻底地实现金属种子层的氧化去除。
45.在此过程中，玻璃粉的熔点是比较重要的，若熔点过低，则在碳化物形成之前或同时，玻璃粉即融化后过早地扩散偏析至种子层的界面处，反而在氧化反应时容易形成比较规整的氧化层+玻璃液层的叠层结构，这种结构是相对稳定且紧密的，导致金属氧化物难以随碳化物一同去除；而控制玻璃粉的熔点，使其在碳化反应时尽可能地不熔化或少熔化，待碳化反应进行得较为彻底以后，再熔化后扩散与种子层接触，此时所形成的氧化物不具有平整的膜层结构，也没有被玻璃熔化后形成的液层覆盖，而是杂散地与碳化物复合的界面结构，这样的结构与金刚石基底的结合是松散的，却在金属氧化物和碳化物之间形成了相对更紧密的结合，因此能够轻易被同步带离去除。
46.而关于其他处理细节，为了进一步提高工艺质量，在一些实施方案中，所述热处理在真空或保护性气氛中进行。
47.在一些实施方案中，所述制备方法还可以包括：在进行所述热处理之前，在所述金属导电层表面覆设具有化学惰性的保护性金属层的步骤。
48.作为上述技术方案的一些典型的应用示例，本发明所提供的制备方法例如可以采用如下的具体过程得以实施：（1）采用化学气相沉积（cvd）法在基底表面生长金刚石片材，对金刚石片材进行研磨，抛光，去除基底，获得单独的金刚石基体。
49.具体例如，所述cvd法沉积金刚石片材的厚度范围为100-5000um；研磨方式为机械研磨，研磨后粗糙度范围为100-2000um；抛光方式可选机械抛光和化学抛光，抛光后金刚石表面光洁度优于10nm，较佳的，抛光后金刚石表面光洁度优于5nm，更佳的，抛光后金刚石表面光洁度优于2nm。当然，具体的可实施范围不仅限于此处示例的参数范围，能够获得足以用于后续沉积的金刚石即可。
50.（2）在步骤（1）获得的金刚石基体表面沉积金属种子层，沉积温度低于200℃，较佳的，沉积温度低于100℃，更佳的，沉积温度低于50℃。
51.具体例如，沉积所述金属种子层前，还包括工序：对所述金刚石进行清洗，清洗方式包括冲洗和超声波清洗，清洗介质选自无机酸，有机溶剂，去离子水等，所述无机酸包括硫酸，盐酸，硝酸，氢氟酸；所述有机溶剂包括无水乙醇，丙酮，乙二醇。所述的金属种子层沉积方法为磁控溅射法，沉积，背景气体为氩气；所述的种子金属为钛或铬，和/或钛和铬的复合。所述的金属种子层厚度为50-500nm，较佳的，所述金属种子层厚度为100-400nm，更佳的，所述金属种子层厚度为150-350nm。
52.（3）在步骤（2）获得的活性层表面印刷电路图案，所述印刷浆料为绝缘浆料，采用含有中低温树脂与低熔点玻璃粉的混合浆料，并对印刷后的浆料进行固化。
53.具体的，印刷浆料为扛电镀的绝缘浆料，印刷于电路图案之外的区域，裸露出电路图案，所述印刷浆料层厚度。所述的中低温树脂可以选自酚醛树脂和环氧树脂，碳化温度低于500℃；低熔点玻璃粉主要成分选自，所诉低熔点玻璃粉的熔点高于400℃；印刷浆料中的低熔点玻璃粉含量（质量分数，下同）可以为1-80%，和/或中低温树脂含量为1-80%；进一步的印刷浆料还包括粘度调节剂，溶剂，分散剂等成分，满足图案化电镀要求即可。
54.（4）对所述印刷后的电路图案进行电镀，图案处裸露的部分于电镀液中被镀覆上导电层，其他位置被浆料覆盖保护。
55.具体的，导电层材质例如可以选自铜，铝，钛，铬，银，金及其合金中的任意一种或多种组合；导电层厚度例如可以为10-50um且不仅限于此；导电层外还可以沉积防氧化层（即所述保护性金属层），材料选自金，银，铂，沉积方式同样可以为电镀；防氧化层厚度一般大于500nm，较佳的，防氧化层厚度大于750nm，更佳的，防氧化层厚度大于1000nm。
56.（5）热处理，使所述中低温树脂发生碳化，所述低熔点玻璃粉软化熔融后作为氧源，将与其接触的金属种子层氧化，同时电路图案位置的金属导电层，金属种子层，金刚石三者发生化学冶金结合。
57.高温热处理优选为分步式热处理工序，第一步热处理温度范围为300-500℃，热处理时间为30-300min，使所述中低温树脂发生碳化；第二步热处理温度范围为400-600℃，热处理时间为30-300min，使低熔点玻璃软化和/或融化。
58.进一步的，所述高温热处理为分步式热处理工序还包括第三步热处理，温度范围为700-900℃，热处理时间为1-100min，主要使电路层-活性金属层-金刚石基板间进一步进行更大程度的冶金结合。
59.进一步的，步骤（5）所述的热处理优选在真空热处理炉中进行，在热处理前先将炉内真空度抽至10pa以下，较佳的，先将炉内真空度抽至1pa以下，更佳的，先将炉内真空度抽至0.1pa以下。热处理过程中向炉内通入保护气体，使炉内真空度范围介于1-100pa，所述保护气体为惰性气体，选自氩气和氮气。
60.（6）超声清洗，去除杂质碎渣，碎渣中包括树脂的碳化物以及部分区域的种子层氧化物，在相应区域裸露出金刚石，即可完成金刚石封装线路板的制备。
61.具体的，在步骤（2）开始之前或步骤（6）完成后，采用激光将金刚石切割成预设尺寸规格，当然，也可以直接提供本身尺寸合适的金刚石基体，这样就省去了切割的步骤，但这种单块制备的方式效率会较低。
62.对应于上述制备方法，本发明实施例还提供上述制备方法制得的金刚石基封装线路板。
63.在一些实施方案中，所述金刚石基封装线路板中金属与金刚石的结合强度在10mpa以上。
64.作为上述技术方案的一些典型的应用，本发明实施例示例性提供了一种自支撑金刚石封装线路板，所述基板表面覆设图案化的电路层（即金属导电层），所述电路层包括导电层和可选择的防氧化层（即保护性金属层），所述电路层与金刚石之间布置活性种子层，所述金属种子层与金刚石基板间通过化学冶金结合，实现电路层与金刚石表面的高强度结
合。
65.本发明实施例还提供上述金刚石基封装线路板在电子封装领域的应用。
66.在一些实施方案中，在所述应用中，所述金刚石基封装线路板至少用于形成电子元器件的电路连接以及散热载体。
67.上述技术方案的优势至少体现在：（1）在金刚石表面预设导电的活性种子层，采用印刷的方式将绝缘浆料布置于电路图案之外的区域，再以电镀的方式在活性种子层表面图案化地布置导电层，无需其他的掩膜与蚀刻步骤。
68.（2）通过热处理的方式实现电路区域的电路层-活性金属层-金刚石基板间的化学冶金结合，结合强度高。
69.（3）通过在电路区域之外布置中低温树脂和低熔点玻璃粉，热处理过程中其作为氧源实现印刷位置活性金属层的氧化反应，从而防止该区域金刚石表面的金属化，同时避免金刚石与印刷浆料之间发生反应。
70.以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
71.实施例1 本实施例示例一金刚石封装线路板的制备过程，具体如下所示：在硅基底上生长厚度为500um的金刚石薄膜，机械研磨，机械抛光至表面光洁度为6nm，氢氟酸蚀刻去除硅基底；用浓硫酸浸泡去除表面杂质，先后采用去离子水和乙二醇清洗金刚石片材；采用磁控溅射法在金刚石表面沉积厚度为300nm的铬层，沉积温度为常温（通常指实验室温度20-30℃，当然更加广泛的10-40℃均可称之为常温）；在金刚石表面丝网印刷含有环氧树脂、低熔点玻璃粉（型号d250）的混合浆料，其中环氧树脂的碳化温度不超过350℃，低熔点玻璃粉的熔点为500℃，浆料层固化后的厚度为30um；在电路区域的铬层表面电镀厚度为20um的铜导电层和1um的金层；热处理：1、350℃保温30min，2、550℃保温30min，3、750℃保温5min；热处理在氩气保护中进行，真空度为30pa；超声清洗，干燥后，采用激光将金刚石切割成预设规格，完成自支撑金刚石封装线路板的制备，如图1所示为金刚石基板上的电路局部照片，深色区域为金刚石封装线路板去除活性金属层和印刷浆料后的形貌，浅色区域为电路图案位置。
72.测试：元素分析：（1）对电路图案外的区域进行eds能谱分析如图2所示，结果表明金刚石表面无铬和其他元素残留；采用金退镀液对支撑金刚石封装线路板的金层进行去除后，对导电层进行元素分析如图3所示，元素含量分析显示为100%cu，说明金层对导电层进行了有效保护，避免其在热处理过程中被氧化。
73.拉力测试：采用拉力试验机对活性金属层-金刚石基板进行拉力测试，抗拉强度为39mpa；拉线测试结果显示金线与金刚石封装线路板电路层的结合力大于10gf。
74.实施例2 本实施例同样示例一金刚石封装线路板的制备过程，具体如下所示：在硅基底上生长厚度为1000um的金刚石薄膜，机械研磨，机械抛光协同化学抛光至表面光洁度为3nm，氢氟酸蚀刻去除硅基底，采用激光将金刚石切割成预设规格；用浓硫酸浸泡去除表面杂质，先后采用去离子水和乙二醇清洗金刚石片材；采用磁控溅射法在金刚石表面沉积厚度为200nm的钛层，沉积温度为400℃；在金刚石表面丝网印刷含有环氧树
脂和低熔点玻璃粉的混合浆料，其中环氧树脂的碳化温度不超过350℃，低熔点玻璃粉的熔点为550℃，浆料层厚度为20um；在电路区域的铬层表面电镀厚度为10um的铝导电层和1um的金层；热处理：1，400℃保温100min，2，560℃保温280min，3，750℃保温10min；热处理在氩气保护中进行，真空度为30pa；超声清洗，干燥，完成自支撑金刚石封装线路板的制备。
75.测试：元素分析：（1）对电路图案外的区域进行eds能谱分析显示表明金刚石表面无钛和其他元素残留；采用退金液对支撑金刚石封装线路板的金层进行去除后，对导电层进行元素分析，如图4所示，铝层中几乎不含有氧元素，说明金层对导电层进行了有效保护，防止其在热处理过程中被氧化。
76.拉力测试：采用拉力试验机对活性金属层-金刚石基板进行拉力测试，抗拉强度为32mpa；拉线测试结果显示金线与金刚石封装线路板电路层的结合力大于9gf。
77.对比例1 本对比例示例一金刚石封装线路板的制备过程，与实施例1大体相同，区别主要在于：金层厚度为450nm。键合实验时金线无法稳固键合于金层表面；将金层去除后，eds能谱显示铜层发生明显氧化如图5所示，氧含量重量分数为2.33%。
78.对比例2 本对比例示例一金刚石封装线路板的制备过程，与实施例2大体相同，区别主要在于：印刷浆料中不添加低熔点玻璃粉，发现电路图案之外的区域有含钛杂质残留，独立的电路图案之间存在短路现象。eds能谱结果显示绝缘区表面钛重量含量为39.05%，氧重量含量为11.71%。
79.对比例3 本对比例示例一金刚石封装线路板的制备过程，与实施例1大体相同，区别主要在于：印刷浆料中用二氧化硅粉代替低熔点玻璃粉，发现电路图案之外的区域有含铬和硅的杂质残留，独立的电路图案之间存在短路现象。eds能谱结果显示铬重量含量为74.01%，硅含量为1.45%，氧重量含量为21.67%。
80.对比例4 本对比例示例一金刚石基封装线路板的制备过程，与实施例1大体相同，区别主要在于：磁控溅射时，温度控制在800℃，属于高温磁控溅射。
81.最终制备的基板中，独立的电路图案之间存在一些短路现象，这是由于可能残留的一些种子层和金刚石在磁控溅射时过早地形成冶金结合，而难以彻底去除以至于保留了导电能力的缘故。
82.对比例5 本对比例示例一金刚石基封装线路板的制备过程，与实施例1大体相同，区别主要在于：热处理时，一步升温至750℃，保温60min。
83.最终制备的基板中，独立的电路图案之间存在一些相对轻微的短路现象，这是由于没有采取分步升温的方式，初期升温的温度过高，这导致有一小部分非电路区域的金属种子层未来得及被氧化即与金刚石产生了化学冶金结合，这些区域的化学冶金结合是不期望的，导致了这些金属种子层难以彻底地被后续的玻璃粉氧化去除，从而遗留了一小部分导电材质。
84.实施例3 本实施例与实施例1大体相同，区别主要在于：将金属种子层的材质替换为钼，溅射时的金刚石基体温度调整为450℃；将树脂替换为酚醛树脂，树脂与玻璃粉的质量比调整为0.2：1。
85.依然能够制得具有同样的高结合强度以及独立电路之间无短路的金刚石基封装线路板。
86.实施例4 本实施例与实施例1大体相同，区别主要在于：将金属种子层的材质替换为钽，溅射时的金刚石基体温度调整为250℃；将树脂替换为聚酯树脂，树脂与玻璃粉的质量比调整为8：1。
87.依然能够制得具有同样的高结合强度以及独立电路之间无短路的金刚石基封装线路板。
88.基于上述实施例以及对比例，可以明确，本发明实施例所提供的制备方法经过巧妙设计，通过金属种子层与金刚石基体和金属导电层之间形成化学冶金结合来获得高结合强度的金刚石基封装线路板，并且利用热处理步骤在单一工艺中即实现了树脂掩模的碳化去除、金属种子层的氧化去除以及层间的化学冶金结合三个效果，制备过程简捷高效，能够低成本地获得具有高结合强度的图案化的金刚石基封装线路板。
89.应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种金刚石基封装线路板的制备方法，其特征在于，包括：提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体；在所述金属种子层的表面覆设图案化掩模，所述图案化掩模中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉；在所述图案化掩模的未覆盖区域内暴露出的所述金属种子层表面沉积金属导电层，形成复合前体结构；对所述复合前体结构进行热处理，以使所述树脂碳化形成碳化物、使处于所述图案化掩模覆盖区域内的所述金属种子层被所述玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使所述金刚石基体与处于所述图案化掩模暴露区域内的金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石-金属复合结构作为金刚石基封装线路板。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在进行所述热处理后，采用物理清洗的方法去除所述碳化物以及金属氧化物的步骤；所述物理清洗方法包括超声清洗、震动清洗、高压冲洗中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属种子层的材质包括铬、钛、钼、钽中的任意一种或两种的组合；和/或，所述树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、乙烯基树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属种子层是至少采用磁控溅射的方法形成的；所述磁控溅射时的温度控制在500℃以下。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：提供绝缘浆料，所述绝缘浆料中含有所述树脂以及玻璃粉；将所述绝缘浆料图案化覆设在所述金属种子层表面形成图案化液膜；对所述图案化液膜进行固化处理，形成所述图案化掩模。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘浆料中树脂与玻璃粉的质量比为0.1-10：1；所形成的图案化掩模的厚度为1-100μm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂的碳化温度低于500℃；和/或，所述玻璃粉的熔点高于400℃。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括第一阶段和第二阶段；所述第一阶段的温度为300-500℃，时间为30-300min，至少用于使所述树脂碳化，所述第二阶段的温度为400-600℃，时间为30-300min，至少用于使所述金属种子层被所述玻璃粉氧化。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述热处理还包括第三阶段，所述第三阶段至少用于提高所述化学冶金结合的程度；所述第三阶段的温度为700-900℃，时间为1-100min。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理在真空或保护性气氛中进行；和/或，所述制备方法还包括：在进行所述热处理之前，在所述金属导电层表面覆设具
有化学惰性的保护性金属层的步骤。11.由权利要求1-10中任意一项所述的制备方法制得的金刚石基封装线路板，其特征在于，包括金刚石基体以及覆设于所述金刚石基体表面的印刷电路，所述印刷电路沿远离所述金刚石基体的方向层叠设置有金属种子层和金属导电层，至少所述金属种子层和所述金刚石基体之间形成化学冶金结合。

技术总结
本发明公开了一种金刚石基封装线路板及其制备方法。所述制备方法包括：提供表面覆设有金属种子层的金刚石基体；覆设图案化掩模，其中含有树脂以及具有氧化性的玻璃粉；在暴露区域沉积金属导电层；进行热处理，以使树脂碳化形成碳化物、使覆盖区域内的金属种子层被玻璃粉氧化形成金属氧化物，以及至少使金刚石基体与金属种子层之间形成化学冶金结合，获得金刚石基封装线路板。本发明通过形成化学冶金结合来获得高结合强度的复合结构，并利用热处理步骤实现树脂掩模的碳化去除、金属种子层的氧化去除以及层间的化学冶金结合三种功效，制备过程简捷高效，能够低成本地获得具有高结合强度的图案化的金刚石基封装线路板。度的图案化的金刚石基封装线路板。度的图案化的金刚石基封装线路板。


技术研发人员：褚伍波 杨明阳 邱梦婷 杨国永 易剑 虞锦洪 西村一仁 江南
受保护的技术使用者：宁波杭州湾新材料研究院
技术研发日：2023.09.14
技术公布日：2023/10/20