The invention discloses a method for improving the reliability of ceramic clad copper sheet by nano silver slurry, which comprises the following steps: (1) cleaning ceramic substrate (2) adopting vacuum magnetron sputtering or ion plating Ti, Zr, Hf or Cr metal layer, Cu metal layer and electroless silver plating on the upper and lower surfaces of ceramic in turn; (3) depositing metal layer on ceramic substrate. The two sides of the board are coated with nano silver solder paste and sintered in vacuum furnace after being coated with electroless silver coated copper foil. Because of the above technical scheme, the method of the invention utilizes the nano silver slurry to make the ceramic substrate realize the thick copper connection, the silver powder particle size reaches the nanometer level, and the surface effect of the nano silver slurry can make the melting point of the nano silver slurry far lower than that of the silver block material. Compared with the existing vacuum brazing process of Ag_Cu alloy, the invention can be used at high temperature below the melting point of silver after sintering at low temperature. The micro-porous structure formed after sintering plays an important role in alleviating the thermal stress caused by the mismatch of thermal expansion coefficient of ceramic substrate.
【技术实现步骤摘要】
一种纳米银浆提高陶瓷覆铜板可靠性的方法
本专利技术属于覆铜基板制造
,具体涉及高压大功率用高可靠性陶瓷金属可靠性连接方法。
技术介绍
高压大功率模块所产生的热量主要是通过陶瓷覆铜板传导到外壳而散发到外界,因此陶瓷覆铜板是电力电子领域功率模块封装的不可或缺的关键基础材料。目前半导体器件的最高允许工作温度不仅取决于半导体材料的性质,还受封装技术的限制,陶瓷覆铜板是指在陶瓷表面进行金属化的特殊工艺板。但由于陶瓷和金属之间存在较大的热膨胀系数差异,冷却过程和使用过程中会产生较大的应力而产生微裂纹,并且一般的金属对陶瓷润湿性较差,达不到连接要求从而影响了基板的使用的效果。传统银浆厚膜金属化采用玻璃相作为粘结剂,玻璃粉在陶瓷表面金属化层中的作用有两个方面:第一,主要是金属对于陶瓷的润湿性较差,添加玻璃成分的存在可以提高金属在陶瓷表面的润湿性能;第二,玻璃粉熔融后可以充当粘结剂的作用,将银粉粘结,并能够降低烧结温度,作为助烧剂。但是玻璃相会增加热阻,且在玻璃相和氮基陶瓷反应的过程中会产生氮气,使得界面产生气泡,降低金属化的结合强度和使用可靠性。目前广泛应用的高压大功率陶瓷覆铜板主要采用活性金属钎焊法。此方法线路刻蚀过程复杂,且焊接残余应力较大。纳米材料及纳米技术作为21世纪最有前途的研究方向之一,其在焊接领域的应用才刚刚起步,将会使传统的焊接技术发生质的飞跃。目前陶瓷基板存在焊接残余应力较大且在使用过程中极易产生裂纹失效开裂,从而影响整个功率模块的使用可靠性。传统的纯银焊料存在着钎焊温度高,高温强度低等特点,本专利技术采用真空磁控溅射或离子镀等工艺方法镀制预金属化 ...
【技术保护点】
1.一种纳米银浆提高陶瓷覆铜板可靠性的方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1.将陶瓷基片进行清洗;步骤2.依次在步骤1处理后的陶瓷基片单面或双面采用真空磁控溅射或离子镀活性金属层,Cu镀层,并化学镀银,得到预金属化的陶瓷基片;步骤3:对金属铜片进行酸洗,去除表面氧化物膜,得到具有新鲜表面的金属铜片并对铜片化学镀银;步骤:4.在沉积了金属层的陶瓷基板两侧涂覆纳米银焊膏层和化学镀银铜箔装卡后在真空炉中进行烧结。
【技术特征摘要】
1.一种纳米银浆提高陶瓷覆铜板可靠性的方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1.将陶瓷基片进行清洗;步骤2.依次在步骤1处理后的陶瓷基片单面或双面采用真空磁控溅射或离子镀活性金属层,Cu镀层,并化学镀银,得到预金属化的陶瓷基片;步骤3:对金属铜片进行酸洗,去除表面氧化物膜,得到具有新鲜表面的金属铜片并对铜片化学镀银;步骤:4.在沉积了金属层的陶瓷基板两侧涂覆纳米银焊膏层和化学镀银铜箔装卡后在真空炉中进行烧结。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1的具体工艺为:步骤1.1将陶瓷基片和金属铜在有机溶剂中进行超声波清洗20-30min,去除陶瓷基片表面粘附的油渍污垢,步骤1.2然后进行100-200℃干燥1-5h,使陶瓷基片表面的有机物和水份充分挥发,并对陶瓷基片表面进行离子轰击,使陶瓷基片表面达到原子级清洁。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2中的金属层为Ti、Zr、Hf或Cr金属中的一种。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4的具体工艺为:步骤4.1预金属化的陶瓷基片上下表面涂覆纳米银焊膏层,进行预干燥处理,在150-2...
【专利技术属性】
技术研发人员:张珊珊,杨会生,高克玮,颜鲁春,庞晓露,杨理航,万晓玲,靳卫超,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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