金属‑陶瓷复合衬底的制造方法及其制造的复合衬底技术

金属‑陶瓷复合衬底的制造方法及其制造的复合衬底，属于陶瓷金属化技术领域。包括如下步骤：在陶瓷基板的表面形成第一钎焊料层，第一钎焊料层为铜和活性金属钎焊料层。在第一钎焊料层的表面形成第二钎焊料层，第二钎焊料层为铜和银钎焊料层。在第二钎焊料层的表面形成铜层，以形成金属‑陶瓷复合衬底前体。真空烧结金属‑陶瓷复合衬底前体。此制造方法在真空烧结的时候，第一钎焊料层的活性金属与陶瓷发生反应，结合力高，耐热冲击性强，第二钎焊料层的铜和银与铜箔发生共晶反应，其与铜箔的结合紧密，同时，金属‑陶瓷复合衬底的耐高压、耐大电流的性能更强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷金属化
，具体而言，涉及金属-陶瓷复合衬底的制造方法及其制造的复合衬底。
技术介绍
由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法：先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。现有技术金属-陶瓷复合衬底的制造方法使用一层钎焊料由铜，银和活性金属组成，与氮化铝陶瓷形成的氮化钛层较厚，影响导电率和耐热冲击性；钛分布在整个钎焊料层中，导电率下降；钎焊料中银含量高，成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属-陶瓷复合衬底的制造方法，结合力高，耐热冲击性优异，并且制造成本低。本专利技术的另一目的在于提供一种金属-陶瓷复合衬底，其金属与陶瓷的结合紧密，空洞率低，耐高压、耐大电流的性能更强，导电率高，同时其具有优异的耐热冲击性。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种金属-陶瓷复合衬底的制造方法，包括如下步骤：在陶瓷基板的表面形成第一钎焊料层，第一钎焊料层为铜和活性金属钎焊料层。在第一钎焊料层的远离陶瓷基板的表面形成第二钎焊料层，第二钎焊料层为铜和银钎焊料层。在第二钎焊料层的远离第一钎焊料层的表面形成铜层，以形成金属-陶瓷复合衬底前体。真空烧结金属-陶瓷复合衬底前体。对真空烧结后的金属-陶瓷复合衬底前体进行曝光显影和蚀刻。一种金属-陶瓷复合衬底，由上述金属-陶瓷复合衬底的制造方法制造而成。本专利技术的较佳实施例提供的金属-陶瓷复合衬底的制造方法及使用此方法制造的金属-陶瓷复合衬底的有益效果是：本专利技术提供的金属-陶瓷复合衬底的制造方法，陶瓷基板为氮化铝陶瓷，真空烧结金属-陶瓷复合衬底前体的时候，第一钎焊料层和第二钎焊料层中的有机溶剂挥发，第一钎焊料层的活性金属可以较好地润湿陶瓷表面，与陶瓷发生充分反应，一方面陶瓷与活性金属的结合力高，耐热冲击性强，另一方面由活性金属反应形成的氮化物层较薄，使金属-陶瓷复合衬底的导电率较高；第二钎焊料层的铜和银与铜箔发生共晶反应，其与铜箔的结合紧密，同时，金属-陶瓷复合衬底的耐高压、耐大电流的性能更强。此外，金属-陶瓷复合衬底的金属与陶瓷的结合紧密，空洞率低，耐高压、耐大电流的性能更强，导电率高，同时其具有优异的耐热冲击性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术中形成第一钎焊料层后的复合衬底的结构示意图；图2为本专利技术中形成第二钎焊料层后的复合衬底的结构示意图；图3为本专利技术中形成铜层后的复合衬底的结构示意图；图4为本专利技术中真空烧结后的复合衬底的结构示意图；图5为本专利技术中第一步蚀刻后的复合衬底的结构示意图；图6为本专利技术中第二步蚀刻后的复合衬底的结构示意图。附图标记汇总：陶瓷基板110；第一钎焊料层120；第二钎焊料层130；铜层140；氮化钛层150；共晶层160；光刻胶层170。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术的金属-陶瓷复合衬底的制造方法进行具体说明。金属-陶瓷复合衬底的制造方法包括如下步骤：第一工序：选择陶瓷基板，例如：陶瓷基板可以选择为氮化铝陶瓷基板、氧化铝陶瓷基板或氮化硅陶瓷基板。优选设置：可以选择氮化铝陶瓷基板作为陶瓷基板，陶瓷基板的形状和厚度均不受限制，只要能够制备金属-陶瓷复合衬底即可。然后在陶瓷基板的表面形成第一钎焊料层，第一钎焊料层包含铜、银、活性金属氢化物和一定的有机溶剂的钎焊料层，活性金属可以与氮化铝陶瓷发生反应，本专利技术中，活性金属例如为Ti、Zr和Hf的至少一种元素。优选设置：活性金属例如可以选用钛，本专利技术的第一钎焊料层例如可以选用厂家为TOYOCOLORCO.,LTD.型号为TKP-101的钎焊料，其中含有铜、银、氢化钛和一定的有机溶剂。第一钎焊料层的形成方式例如可以为将粘度为100mPa·s-300mPa·s的第一铜浆涂覆于陶瓷基板的表面，使第一铜浆均匀的分布在陶瓷基板的表面，并在90℃-110℃条件下干燥5min-15min，使第一铜浆中的绝大部分有机溶剂挥发形成第一钎焊料层，为了使第一铜浆的涂覆效果更好，将第一铜浆整版印刷于陶瓷基板的表面。第二工序：在第一钎焊料层的远离陶瓷基板的表面形成第二钎焊料层，第二钎焊料层为铜和银钎焊料层。本专利技术的第二钎焊料层例如可以选用厂家为TOYOCOLORCO.,LTD.型号为TKP-301的钎焊料，其中含有铜、银和一定的有机溶剂。第二钎焊料层的形成方式例如可以为将粘度为50mPa·s-100mPa·s的第二铜浆涂覆于第一钎焊料层的远离陶瓷基板的表面，使第二铜浆均匀地分布在第一钎焊料层的表面，并在90℃-110℃条件下干燥5min-15min，使第二铜浆中的绝大部分有机溶剂挥发形成第二钎焊料层，这样，第二钎焊料层在烧结前不会发生流动、渗出等情况，不会影响后续精细图案的形成，使后续的烧结效果更好。为了使第二铜浆的涂覆效果更好，将第二铜浆整版印刷于第一钎焊料层的远离陶瓷基板的表面。第三工序：在第二钎焊料层的远离第一钎焊料层的表面形成铜层，以形成金属-陶瓷复合衬底前体，加入铜层，使铜的厚度增加。铜层的形成方式例如可以为直接将铜箔放置在第二钎焊料层的远离第一钎焊料层的表面。优选设置：铜箔放置在第二钎焊料层之前，需要经过预处理，预处理方法例如可以为，首先，在60℃的条件下，使用含量为5wt％的氢氧化钠溶液浸泡铜箔5min-10min，处理铜箔表面残留的油脂，使用蒸馏水清洗两次；其次，在室温(室温指20℃-30℃)下，使用含量为10wt％的硫酸溶液浸泡1min-2min，处理铜箔表面的氧化物，使用蒸馏水清洗两次，然后吹干，除去铜箔表面的杂质，使铜箔更加纯净。类似的实施方式还可以是：将铜箔换成铜带进行相同的方式形成铜层。第四工序：真空烧结金属-陶瓷复合衬底前体。在真空烧结的过程中，第一钎焊料层中的氢化钛发生分解，生成钛，钛与氮化铝陶瓷基板中的氮发生反应形成TiN过渡层，充分润湿了陶瓷基板表面，使金属-陶瓷复合衬底的空洞率更低。同时，第二钎焊料层中的铜和银与铜层在界面处发生微米级共晶反应，金属-陶瓷复合衬底之间的结合更加紧密，其耐高压、耐大电流的性能更强。同时，如果使用氧化铝陶瓷基板，则钛与氧化铝反应生成氧化钛；类似的实施方式还可以是：使用氮化硅陶瓷基板，则钛与氮化硅反应生成氮化钛。为了使金属-陶瓷复合衬底前体的烧结效果更好，真空烧结可以按以下方式进行：将金属-陶瓷复合衬底前体置于温度为300℃-400℃的条件下脱脂1h-3h，在300℃-400℃的条件下，第一钎焊料层和第二钎焊料层中的有机溶剂完全挥发，第一钎焊料层中只含有铜、银和氢化钛，而第二钎焊料层只含有铜和银，保证后续反应地正常进行。第一步脱脂以后，烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属‑陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：在陶瓷基板的表面形成第一钎焊料层，所述第一钎焊料层包括铜、银和活性金属氢化物钎焊料层；在所述第一钎焊料层的远离所述陶瓷基板的表面形成第二钎焊料层，所述第二钎焊料层包含铜和银钎焊料层；在所述第二钎焊料层的远离所述第一钎焊料层的表面形成铜层，以形成金属‑陶瓷复合衬底前体；真空烧结所述金属‑陶瓷复合衬底前体。

【技术特征摘要】
1.一种金属-陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：在陶瓷基板的表面形成第一钎焊料层，所述第一钎焊料层包括铜、银和活性金属氢化物钎焊料层；在所述第一钎焊料层的远离所述陶瓷基板的表面形成第二钎焊料层，所述第二钎焊料层包含铜和银钎焊料层；在所述第二钎焊料层的远离所述第一钎焊料层的表面形成铜层，以形成金属-陶瓷复合衬底前体；真空烧结所述金属-陶瓷复合衬底前体。2.根据权利要求1所述的金属-陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，所述活性金属为钛。3.根据权利要求2所述的金属-陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，所述第一钎焊料层的形成方法是将粘度为100mPa·s-300mPa·s的第一铜浆涂覆于所述陶瓷基板的表面并在90℃-110℃条件下干燥5min-15min。4.根据权利要求3所述的金属-陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，所述第二钎焊料层的形成方法是将粘度为50mPa·s-100mPa·s的第二铜浆涂覆于所述第一钎焊料层的远离所述陶瓷基板的表面并在90℃-110℃条件下干燥5min-15min。5.根据权利要求4所述的金属-陶瓷复合衬底的制造方法，其特征在于，所述真空烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱建波，孙林，袁超，于岩，王顾峰，聂朝轩，王太保，黄世东，胡士刚，
申请(专利权)人：浙江德汇电子陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33