一种封装盖板及其制备方法

技术领域

本发明属于电子封装技术领域，具体涉及一种封装盖板及其制备方法。

背景技术

现有电子封装技术中，随着封装技术发展和系统集成度提高，电子器件不断小型化，封装密度不断提高，散热成为电子器件封装的关键技术，直接影响到器件使用性能与可靠性。同时随着电子器件小型化，以及一些电子器件对封装组件的要求提高，包括对产品性能等要求也越来越高。常见的封装技术一般采用在散热基板与封装盖板之间采用黏胶方式进行封装，这种封装组件下存在因组成各部分热导率差异，当随着封装的电子元件在使用过程中发热而产生热量，导致黏胶与封装盖板及散热基板之间因热失配而导致内部出现缝隙，气密性难以保证，从而影响电子器件性能与可靠性。

发明内容

本发明提供的封装盖板及其制备方法，能够解决上述问题，能够基于该封装盖板，提高封装组件的气密性与一致性，也能够增加封装组件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种封装盖板，其特征在于：所述封装盖板包括基片和基片表面金属层结构，所述基片表面金属层结构包括至少两层金属；所述基片表面第一金属层为粘附金属层，第二金属层为金属铜或铜合金，所述粘附金属层在基片与第二金属层之间，所述粘附金属层用于粘结基片与金属层。

进一步地，所述基片表面金属层为环状金属层，所述基片表面环状金属层，例如为四边形、圆形、三角形或多边形。

进一步地，所述基片表面金属层结构为两层金属。

进一步地，所述粘附金属层厚度为300～400nm。

进一步地，所述粘附金属层材质为金属Ti、Ni、Cr或NiCr合金。

进一步地，所述基片材质为玻璃，例如为石英玻璃、荧光玻璃、普通光学玻璃或透红外玻璃。

进一步地，所述基片材质为金属，例如为可伐金属(FeCoNi)或铜(Cu)金属。

进一步地，所述基片材质为陶瓷，例如为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷或氮化硅陶瓷。

进一步地，所述基片表面金属层的环状结构层上还设有其他金属层。

还提供一直封装盖板制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：对基片表面贴覆干膜、曝光、显影；对基片进行表面粗化处理；然后进行退膜处理；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中退膜后的基片表面依次溅射粘附金属层、铜或者铜合金；

步骤c：对步骤b中的在表面依次溅射粘附金属层、铜或者铜合金的基片表面再次贴覆干膜、曝光、显影；

步骤d：对步骤c中的基片表面电镀铜层或者铜合金层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜、蚀刻铜层或铜合金层/粘附金属层，得到表面含粘附金属层和铜层环状结构的盖板。

进一步地，对步骤e中的基片表面进行化学镀其他金属层。

进一步地，步骤a中对基片表面粗化采用3％～10％HF溶液，或10％HCl/HNO

由于采用了上述技术方案，具有如下优点：

(1)通过对基片进行处理，在基片上形成环状多层金属层，其中与基片相接触的第一金属层为粘附金属层，尤其可为金属Ti、Ni、Cr或NiCr合金，其次挨着粘附金属层的第二金属层为铜或铜合金层，形成一种表面具有多种环状金属层结构的封装盖板，该封装盖板能够与现有各种具有围坝结构的封装基板进行焊接，实现气密封装；

(2)在基片上形成环状多层金属层，制备一种封装盖板，能够满足用于封装组件的盖板需求，对基片表面的金属层实现增厚，采用该结构的封装组件，能够实现封装组件的密封性；

(3)本封装盖板的制作方法采用了图形电镀工艺，能够实现在基片表面电镀沉积多种所需的金属层；

(4)采用了表面粗化工艺。对基片表面涂覆干膜，对基片底面进行保护，然后对基片表面进行湿法腐蚀处理。针对玻璃基片、陶瓷基片或金属基片，可分别采用低浓度氢氟酸溶液、氢氧化钠溶液和盐酸/硝酸混合溶液进行粗化处理，增强基片与表面金属层之间的结合力，提高封装气密性；

(5)基片材质选取上，玻璃材质选取上可以为石英玻璃、荧光玻璃、普通光学玻璃或透红外玻璃，满足不同光学元件封装需求；

(6)基片材质选取上，还可以选取陶瓷或金属，用于满足其他电子元件封装需求，提高封装组件气密性。

附图说明

图1为封装盖板制作工艺流程图；

图2为一种实施例下的封装盖板截面示意图；

图3为一种封装盖板俯视图；

图4为一种实施例下的封装盖板制作工艺流程图。

附图标记：1-基片；2-干膜；3-粘附金属层；4-铜或铜合金层；5-其他金属层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合图1、图2和图3，结合具体实施例进行如下详细说明：

实施例1：

针对基片材质为石英玻璃，同时粘附金属层为Ti的情况，采用如下制作工艺进行处理：

步骤a：首先对该石英玻璃基片进行表面粗化处理。对基片表面进行贴覆干膜、曝光、显影步骤，如图1，使得玻璃基片一侧表面中间具有干膜，周围暴露出环状的裸露玻璃基片，同样的，该裸露的玻璃基片不止为封闭环状，根据封装器件的封装形状和封装性能要求，也可为非封闭环状或其他形状，例如为正方形封闭环状或为正方形非封闭环状，该非封闭环状具有一处或多处开口；

然后对上述处理后的基片进行表面粗化处理，该步粗化处理过程能够使得该裸露的玻璃基片后续在进行电镀金属后，能够起到提高电镀金属与玻璃基片间的结合力，即对玻璃基片表面的环状、非封闭环状或其他形状的裸露玻璃基片进行粗化处理。具体粗化过程为将经过贴覆干膜、曝光、显影后的石英玻璃基片放入质量分数为3％-10％、温度为25℃-45℃的氢氟酸溶液中浸泡30-60分钟，然后退去玻璃基片表面干膜；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的玻璃基片表面依次溅射第一金属层(Ti)和第二金属层(Cu)；

为保证金属层与玻璃基片以及金属层与金属层间结合力，其中所溅射的第一金属层(Ti)厚度为300～400nm，第二金属层(Cu)厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的玻璃基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得玻璃基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Ti/Cu层的玻璃基片；

步骤d：对步骤c中的基片进行电镀沉积金属Cu，得到3～10um厚度金属Cu层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜和蚀刻Cu/Ti，得到表面含有Ti和Cu环状金属层的玻璃基片；

步骤f：对步骤e中的玻璃基片进行化学镀其他所需要的金属层，可以根据封装需要，如化学镀Ag、Ni/Ag、Ni/Au、Ni/Pd/Au等；

步骤f中化学镀Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Ag层中Ni层厚度不小于3um，Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Au层中Ni层厚度不小于3um，Au层厚度不小于0.05um；化学镀Ni/Pd/Au层中Ni层厚度不小于3um，Pd层厚度不小于0.05um，Au层厚度不小于0.05um；

该玻璃盖板表面的金属环状层形状可根据封装组件所需的形状采用其他形状，根据封装结构形状变化而变化，例如可以为圆形、正方形、三角形以及其他不规则多边形均包含在本封装盖板结构中。

进一步的，为后续针对该玻璃盖板与其他封装基板之间进行焊接，实现气密性需求前提下，为便于后续焊接，还可在玻璃盖板金属层表面，通过采用化学镀法等镀上焊料锡层，减少后续封装过程中需要单独采用丝网印刷工艺对金属表面涂覆焊膏的处理过程，简化后续封装处理过程，也便于后续封装组件之间的焊接。

进一步的，为更好地提高封装组件所需的气密性要求，在对上述玻璃盖板采用焊料层如金属锡进行封装，还可在该封装盖板表面的环状金属层的环内侧和/或环外侧增加黏胶，更好地实现封装组件的密封。

本封装盖板对该玻璃基片一侧的表面除了采用上述工艺设置金属层结构外，还可在玻璃基片两表面设置金属线路层，直接作为封装基板或盖板使用。

针对该玻璃基片对玻璃的选择上，可根据所需封装的电子元件不同以及不同透光需求进行选取，如选取石英玻璃、荧光玻璃、普通光学玻璃或透红外玻璃；如石英玻璃作为封装盖板使用，适用于紫外或深紫外LED器件封装需求。

在实施例1基础上，对步骤b中的溅射金属工艺进行改变，即步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的玻璃基片表面依次溅射第一层金属Ti层和第二层铜合金层；

为保证金属层与玻璃基片以及金属层与金属层间的结合力，其中所溅射的第一层金属Ti层厚度为300～400nm，第二层铜合金层的厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的玻璃基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得玻璃基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Ti/铜合金层的玻璃基片；

步骤d：对步骤c中的基片进行电镀铜合金层，得到厚度为3～10um的铜合金层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜，进行蚀刻铜合金/Ti，得到表面含有Ti和铜合金环状金属层的玻璃基片；

其他制作工艺步骤不变，最终制得玻璃基片表面具有环状Ti层和铜合金层的封装盖板。对步骤e中的玻璃基片还可根据不同产品的需求，再次采用化学镀法镀上其他所需要的金属层；最后，为了便于后续整个封装组件的封装，还可在玻璃盖板表面的金属层表面，通过采用化学镀法等镀上焊料锡层。类似上述步骤，为更好地提高封装组件所需的气密性要求，在对上述玻璃盖板采用焊料层如金属锡进行封装，还可在该封装盖板表面的环状金属层环内侧和/或环外侧增加黏胶，更好地实现封装组件密封。

上述的具体实施方式中的封装盖板的表面金属环状层是基于连续环状层下的，也可为非封闭的环状金属层，该带有非封闭环状金属层的封装盖板，对非封闭环状金属实现封装，可采用在非封闭环状金属层上施加焊料锡层，在非封闭环状处的非封闭处通过黏胶实现密封，即采用焊料加黏胶的方式实现封装盖板与陶瓷基板的封装。

实施例2：

本封装盖板表面的粘附金属层材质可以为金属镍，起到粘附基片与金属或者金属与金属的作用。

步骤a：首先对该玻璃基片进行表面粗化处理，对基片表面进行贴覆干膜、曝光、显影步骤，如图1，使得玻璃基片表面中间具有干膜，周围暴露出环状的裸露玻璃基片，同样的，该裸露的玻璃基片不止为封闭环状，根据封装器件的封装形状和封装性能要求，也可为非封闭环状或其他形状，其中非封闭环状具有一处或多处开口；

然后对上述处理后的基片进行表面粗化处理，该部粗化处理过程能够使得后续在该裸露的玻璃基片后续进行电镀金属后，能够起到增大玻璃与玻璃基片之间的结合力，即对玻璃基片表面的环状、非封闭的环状或其他形状的裸露的玻璃基片进行粗化处理，具体粗化过程为将经过贴覆干膜、曝光、显影后的基片放入质量分数为3％-10％、温度为25℃-45℃的氢氟酸溶液中浸泡30-60分钟；然后退去玻璃基片表面的干膜；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的玻璃基片表面依次溅射第一层金属Ni层和第二层金属Cu层，可以使该玻璃基片处于导电状态；

为保证金属层与玻璃基片以及金属层与金属层间的结合力，其中所溅射的金属层Ni层厚度为300～400nm，Cu层的厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的玻璃基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得玻璃基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Ni/Cu层的玻璃基片；

步骤d：对步骤c中的基片进行电镀金属Cu，得到厚度为3～10um的Cu金属层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜，进行蚀刻Cu/Ni，得到表面得到表面含有Ni和Cu环状金属层的玻璃基片；

步骤f：对步骤e中的玻璃基片进行化学镀其他所需要的金属层，可以根据对封装盖板的封装需要，如化学镀Ag层，Ni/Au层或其他所需金属层；

对步骤f中化学镀Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Au层中Ni层厚度不小于3um，Au层厚度不小于0.05um；化学镀Ni/Pd/Au层中Ni层厚度不小于3um，Pd层厚度不小于0.05um，Au层厚度不小于0.05um。

该玻璃盖板表面的金属环状层形状根据封装组件所需的形状可以采用其他形状，根据封装结构形状的变化而变化，例如可以圆形、正方形、三角形以及其他不规则多边形均包含在本封装盖板的结构中。

实施例3：

本封装盖板表面的粘附金属层材质可以为金属铬，起到粘附基片与金属或者金属与金属的作用。

步骤a：首先对该玻璃基片进行表面粗化处理，对基片表面进行贴覆干膜、曝光、显影步骤，如图1，使得玻璃基片表面中间具有干膜，周围暴露出环状的裸露玻璃基片，同样的，该裸露的玻璃基片不止为环状，根据封装器件的封装形状和封装性能要求，也可为非封闭的环状或其他形状，同样的，非封闭环状具有一处或多处开口；

然后对上述处理后的基片进行表面粗化处理，该部粗化处理过程能够使得后续在该裸露的玻璃基片后续进行电镀金属后，能够起到增大玻璃与玻璃基片之间的结合力，即对玻璃基片表面的环状、非封闭的环状或其他形状的裸露的玻璃基片进行粗化处理，具体粗化过程为将经过贴覆干膜、曝光、显影后的基片放入质量分数为3％-10％、温度为25℃-45℃的氢氟酸溶液中浸泡30-60分钟；然后退去玻璃基片表面的干膜；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的玻璃基片表面依次溅射第一层金属Cr层和第二层金属Cu层，可以使该玻璃基片处于导电状态；

为保证金属层与玻璃基片以及金属层与金属层间的结合力，其中所溅射的第一层金属Cr层厚度为300～400nm，第二层金属Cu层厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的玻璃基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得玻璃基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Cr/Cu层的玻璃基片；

步骤d：对步骤c中的基片进行电镀金属Cu，得到厚度为3～10um的Cu金属层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜，进行蚀刻Cu/Cr，得到表面依次沉积有Cr和Cu环状金属层的玻璃基片；

步骤f：对步骤e中的玻璃基片进行化学镀其他所需要的金属层，可以根据封装需要，如化学镀Ag层，Ni/Au层或其他所需金属层；

对步骤f中化学所镀Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Au层中Ni层厚度不小于3um，Au层厚度不小于0.05um；化学镀Ni/Pd/Au层中Ni层厚度不小于3um，Pd层厚度不小于0.05um，Au层厚度不小于0.05um。

该玻璃盖板表面金属环状层的形状根据封装组件所需的形状可以采用其他形状，根据封装结构形状的变化而变化，例如可以圆形、正方形、三角形以及其他不规则多边形均包含在本封装盖板的结构中。

进一步的，为后续针对该玻璃盖板与其他封装基板之间进行焊接，实现气密性需求的前提下，为便于后续的焊接，还可在玻璃盖板表面的金属层表面，通过采用化学镀法等镀上焊料锡层，减少后续封装过程中需要单独采用丝网印刷工艺对金属表面涂覆焊料锡的处理过程，简化后封装处理过程，也便于后续用于封装组件之间的封装。

实施例4：

针对基片材质为金属，在本实施例中选择基片材质为可伐金属(FeCoNi合金)，选择金属材质作为基片，在该金属基片表面制备环状金属层，采用该金属盖板作为封装组件的封装盖板，满足电子器件气密封装需求。

针对基片材质为可伐合金，同时粘附金属层为Ti的情况下，采用如下制作工艺进行处理：

步骤a：首先对该可伐合金基片进行表面粗化处理。对基片表面进行贴覆干膜、曝光、显影步骤，如图1，使得可伐合金基片一侧表面中间具有干膜，周围暴露出环状的裸露可伐合金基片，同样的，该裸露的可伐合金基片不止为封闭环状，根据封装器件的封装形状和封装性能要求，也可为非封闭环状或其他形状。该非封闭环状具有一处或多处开口；

然后对上述处理后的基片进行表面粗化处理，该步粗化处理过程能够使得该裸露的可伐合金基片后续在进行电镀金属后，能够起到提高电镀金属与可伐合金基片间的结合力，即对可伐合金基片表面的环状、非封闭环状或其他形状的裸露可伐合金基片进行粗化处理。具体粗化过程为将经过贴覆干膜、曝光、显影后的可伐合金基片放入质量分数为10％、温度为25℃-45℃的盐酸/硝酸(1:1)溶液中浸泡30-60分钟，然后退去可伐合金基片表面干膜；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的可伐合金基片表面依次溅射第一层金属(Ti)和第二金属层(Cu)；

为保证金属层与可伐合金基片以及金属层与金属层间结合力，其中所溅射的第一金属层(Ti)厚度为300～400nm，第二金属层(Cu)厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的可伐合金基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得可伐合金基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Ti/Cu层的可伐合金基片；

步骤d：对步骤c中的基片进行电镀沉积金属Cu，得到3～10um厚度的Cu金属层；

步骤e：对步骤d中的基片进行退膜和蚀刻Cu/Ti，得到表面含有Ti和Cu环状金属层的可伐合金基片；

步骤f：对步骤e中的可伐合金基片进行化学镀其他所需要的金属层，可以根据封装需要，如化学镀Ag、Ni/Ag、Ni/Au、Ni/Pd/Au等；

步骤f中化学镀Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Ag层中Ni层厚度不小于3um，Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Au层中Ni层厚度不小于3um，Au层厚度不小于0.05um；化学镀Ni/Pd/Au层中Ni层厚度不小于3um，Pd层厚度不小于0.05um，Au层厚度不小于0.05um；

该封装盖板表面的金属环状层形状根据封装组件所需的形状可以采用其他形状，根据封装结构形状变化而变化，例如可以为圆形、正方形、三角形以及其他不规则多边形均包含在本封装盖板结构中。

进一步的，为后续针对该封装盖板与其他封装基板之间进行焊接，实现气密性需求前提下，为便于后续焊接，还可在封装盖板表面金属层表面，通过采用化学镀法等镀上焊料锡层，减少后续封装过程中需要单独采用丝网印刷工艺对金属表面涂覆焊膏的处理过程，简化后封装处理过程，也便于后续用于封装组件之间的封装。

进一步的，为更好地提高封装组件所需的气密性要求，在对上述封装盖板采用焊料层如焊料金属锡进行封装，还可在该封装盖板表面的环状金属层的环内侧和/或环外侧增加黏胶，更好地实现封装组件的密封。

实施例5：

同样在实施例1的基础上，针对基片材质为陶瓷，如选用氧化铝陶瓷，进行相同的工艺处理，在该陶瓷基片表面制备环状金属层。

步骤a：首先对该陶瓷基片进行表面粗化处理，对基片表面进行贴覆干膜、曝光、显影步骤，如图1，使得陶瓷基片表面中间具有干膜，周围暴露出环状的裸露陶瓷基片，同样的，该裸露的陶瓷基片不止为环状，根据封装器件的封装形状和封装性能要求，也可为非封闭环状或其他形状；

对上述处理后的基片进行表面粗化处理，该部粗化处理过程能够使得后续在该裸露的陶瓷基片后续进行电镀金属后，能够起到增大陶瓷与金属层之间的结合力，即对陶瓷基片表面的环状、非封闭环状或其他形状裸露的陶瓷基片进行粗化处理，具体粗化过程为将经过贴覆干膜、曝光、显影后的陶瓷基片放入质量分数为3％-10％、温度为25℃-45℃的氢氧化钠溶液中浸泡30-60分钟；然后退去陶瓷基片表面干膜；

步骤b：采用真空溅射镀膜工艺，对步骤a中进行粗化、退膜处理后的陶瓷基片表面依次溅射第一层金属Ti层和第二层金属Cu层，可以使该陶瓷基片处于导电状态；

为保证金属层与陶瓷基片以及金属层与金属层间的结合力，其中所溅射的第一金属层(Ti)厚度为300～400nm，第二金属层(Cu)厚度为300～400nm；

步骤c：对步骤b中的陶瓷基片表面再次进行贴覆干膜、曝光、显影处理工艺，使得陶瓷基片表面形成中间涂覆有干膜的外环裸露Ti/Cu层的陶瓷基片；

步骤d：对步骤c中的陶瓷基片进行电镀金属Cu，得到厚度为3～10um的Cu层；

步骤e：对步骤d中的陶瓷基片进行退膜，进行蚀刻Cu/Ti，得到表面依次含有Ti和Cu环状金属层的陶瓷基片；

步骤f：对步骤e中的陶瓷基片进行化学镀其他所需要金属层，可以根据封装需要，如化学镀Ag层，Ni/Au层或其他所需金属层；

对步骤f中化学镀Ag层厚度不小于0.4um；化学镀Ni/Au层中Ni层厚度不小于3um，Au层厚度不小于0.05um；化学镀Ni/Pd/Au层中Ni层厚度不小于3um，Pd层厚度不小于0.05um，Au层厚度不小于0.05um。

该陶瓷盖板表面金属环状层的形状根据封装组件所需的形状可以采用其他形状，根据封装结构形状变化而变化，例如可以为圆形、正方形、三角形以及其他不规则多边形均包含在本封装盖板结构中。

本领域技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，均应包含在本发明的保护范围之内。