陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板技术

一种陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板，属于覆铜板技术领域。陶瓷基板的至少一侧设置导电铜板，导电铜板包括单晶畴铜层；单晶畴铜层不存在晶界，经过电镀铜增厚和二次退火处理后，仍然具有高单晶取向和高导电率。陶瓷覆铜板由陶瓷基板和导电铜板在高温下直接键合，能够显著改善陶瓷电路板的导电铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题，提高导电性能和可靠性，较好满足大电流的功率模块、电力电子元器件等领域的性能要求。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板
本申请涉及覆铜板
，具体而言，涉及一种陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板。
技术介绍
陶瓷覆铜板材料相较于有机覆铜板具有更好的耐热稳定性、尺寸稳定性和散热能力。现有技术中一般通过将陶瓷基板和导电铜板直接高温键合成陶瓷覆铜板，在高温键合过程中，温度热传导于陶瓷覆铜板，加之铜与陶瓷热膨胀差异(铜17×10-6/K，陶瓷3～8×10-6/K)较大，陶瓷覆铜板界面将产生热应力，会加剧铜层的裂纹和翘曲剥离的可靠性问题产生。
技术实现思路
本申请提供了一种陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板，其能够改善陶瓷覆铜板和陶瓷电路板中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题。本申请的实施例是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供一种陶瓷覆铜板，包括：层叠设置的陶瓷基板和导电铜板，陶瓷基板的至少一侧设置导电铜板；导电铜板包括单晶畴铜层；单晶畴铜层靠近陶瓷基板的表面设置。第二方面，本申请实施例提供一种第一方面实施例的陶瓷覆铜板的制备方法，包括：将陶瓷基板和导电铜板在加热条件下进行直接键合。第三方面，本申请实施例提供陶瓷电路板，其由第一方面实施例的陶瓷覆铜板经线路刻蚀得到。本申请实施例的陶瓷覆铜板及其制备方法、陶瓷电路板有益效果包括：申请人研究发现，铜板晶粒尺寸小，晶界数量多，将无法抑制热应力对陶瓷覆铜板铜层的位错，会加剧铜层的裂纹、翘曲剥离可靠性问题的产生；因而，本申请实施例中的陶瓷覆铜板，采用具有单晶畴铜层的导电铜板，单晶畴铜层中的铜为单晶畴铜，单晶畴铜不存在晶界，能够显著改善陶瓷电路板的铜层裂纹和容易翘曲剥离的问题，提高导电性能和可靠性，较好满足大电流的功率模块、电力电子元器件等领域的性能要求。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。图1为本申请实施方式的第一种陶瓷覆铜板的结构示意图；图2为本申请实施方式的第二种陶瓷覆铜板的结构示意图；图3为本申请实施方式的第三种陶瓷覆铜板的结构示意图；图4为本申请实施方式的第四种陶瓷覆铜板的结构示意图；图5为本申请实施例1的单晶畴铜层的电子显微镜图；图6为本申请实施例1的多晶铜板的电子显微镜图。图标：10-陶瓷覆铜板；11-陶瓷基板；12-导电铜板；121-单晶畴铜层；122-退火电镀铜层；13-钎料层。具体实施方式下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。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。陶瓷覆铜板一般包括陶瓷基板和导电铜板，陶瓷覆铜板在制备过程中因高温容易产生热应力，另外，陶瓷覆铜板在使用过程中，反复的通电、停电而产生的升温、降温热传导于陶瓷覆铜板，加之铜与陶瓷热膨胀差异较大，陶瓷覆铜板界面将反复产生热应力，申请人研究发现，若铜板晶粒尺寸小，晶界数量多会导致内应力增大，从而加剧陶瓷覆铜板和陶瓷电路板中的铜层出现裂纹和翘曲剥离问题。基于此，本申请实施例提供一种陶瓷覆铜板10及其制备方法、陶瓷电路板，以改善陶瓷覆铜板10和陶瓷电路板中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题。以下针对本申请实施例的陶瓷覆铜板10及其制备方法、陶瓷电路板进行具体说明：第一方面，本申请实施例提供一种陶瓷覆铜板10，请参照图1-图4，其包括：层叠设置的陶瓷基板11和导电铜板12，陶瓷基板11的至少一侧设置导电铜板12，导电铜板12包括单晶畴铜层121，单晶畴铜层121靠近陶瓷基板11的表面设置。其中，可以是陶瓷基板11的一侧设置导电铜板12(参照图1和图3)，也可以是陶瓷基板11的相对两侧均设置导电铜板12(参照图2和图4)。需要说明的是，当陶瓷基板11的至少一侧设置导电铜板12时，可以是导电铜板12的单晶畴铜层121直接与陶瓷基板11的表面接触，也可以在陶瓷基板11和导电铜板12设置其他功能层。本申请实施例中采用具有单晶畴铜层121的导电铜板12，单晶畴铜层121中的铜为单晶畴铜且不存在晶界，可显著改善陶瓷覆铜板10中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题，并能够提高陶瓷覆铜板10的导电性能。在一种可能的实施方案中，单晶畴铜层121的单晶晶畴尺寸≥200*200mm，该晶粒尺寸较大，能够更好地降低陶瓷覆铜板10中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的几率。可选地，单晶畴铜层121的单晶晶畴尺寸为200*200mm～400*400mm，例如为200*200mm、210*230mm、220*230mm、220*250mm、250*250mm、300*250mm、280*250mm、280*280mm、300*280mm、330*280mm、300*300mm、350*280mm、330*330mm、350*300mm、350*350mm、350*380mm、350*400mm和400mm*400mm中的任一者。示例性地，单晶畴铜层121由多晶铜板经退火后得到。多晶铜板中含有多晶铜，多晶铜经退火处理后晶粒尺寸变大，同一面积的铜板内所含有的晶界变少，可能会变成只含有一个单晶。可选地，多晶铜板退火处理后，还可以进行裁剪，以将大尺寸、无晶界的单晶铜保留，其余的部分裁剪掉，从而保证单晶畴铜层121中只含有一个晶畴的单晶铜，从而显著改善陶瓷覆铜板10中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题。可选地，导电铜板12除了包括单晶畴铜层121，还包括退火电镀铜层122。当多晶铜板较厚时，增加晶粒尺寸、消除铜晶界的退火工艺难度极大，消除可靠性风险的难度将更大。在导电铜板12厚度相同的情况下，相较于导电铜板12只包括单晶畴铜层121的方案，导电铜板12包括单晶畴铜层121和退火电镀铜层122，能够降低得到单晶畴铜层121的难度，另外，由于电镀铜层经退火后也会使得铜晶粒变大，也能显著改善陶瓷覆铜板10中的铜层出现裂纹和翘曲剥离的问题。示例性地，单晶畴铜层121的厚度为25～75um。厚度为25～75um单晶畴铜层121由于厚度较薄，是比较容易经多晶铜板退火后得到的。可选地，单晶畴铜层121的厚度为25um、30um、35um、40um、45um、50um、55um、60um、65um、70um和75um中的任一者或者任意两者之间的范围。进一步地，导电铜板12的厚度优选为100～600um。当导电铜板12的厚度为100～600um时，由于厚度较厚，如果导电铜板12只含有单晶畴铜层121，则由于退火难度极大是很难得到该厚度的单晶畴铜层121的。厚度为100～600um导电铜板12包括单晶畴铜层121和退火电镀铜层122，不仅降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷覆铜板，其特征在于，包括：层叠设置的陶瓷基板和导电铜板，所述陶瓷基板的至少一侧设置所述导电铜板，所述导电铜板包括单晶畴铜层，所述单晶畴铜层靠近所述陶瓷基板的表面设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷覆铜板，其特征在于，包括：层叠设置的陶瓷基板和导电铜板，所述陶瓷基板的至少一侧设置所述导电铜板，所述导电铜板包括单晶畴铜层，所述单晶畴铜层靠近所述陶瓷基板的表面设置。


2.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板，其特征在于，所述单晶畴铜层的单晶晶畴尺寸≥200*200mm。


3.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板，其特征在于，所述导电铜板还包括退火电镀铜层。


4.根据权利要求3所述的陶瓷覆铜板，其特征在于，所述单晶畴铜层的厚度为25～75um。


5.根据权利要求4所述的陶瓷覆铜板，其特征在于，所述导电铜板的厚度为100～600um。


6.根据权利要求1-4任一项所述的陶瓷覆铜板，其特征在于，所述导电铜板的铜晶格取向为Cu(111)、Cu(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘科海，张志强，寇金宗，丁志强，陈益，王恩哥，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44