一种用于高端印刷线路板的覆铜基板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，具体涉及覆铜基板技术领域，包括氮化硅陶瓷基板和覆接于氮化硅陶瓷基板至少一个表面的铜箔层，所述氮化硅陶瓷基板和铜箔层之间设置有界面结合层，所述界面结合层包括有导电膜层、金属应力层和焊接层。本发明专利技术导电膜层不仅能够有效提高覆铜基板的散热效率，而且对覆铜基板在冷热循环条件下产生的热应力具有一定的缓冲效果，能够有效提高覆铜基板的使用寿命，金属应力层经过电化学抛光和阳极氧化处理后形成带有微孔的毛面结构，毛面结构可有效释放覆铜基板在冷热循环条件下产生的热应力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高端印刷线路板的覆铜基板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及覆铜板
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于高端印刷线路板的覆铜基板及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷覆铜基板是使用DBC(DirectBondCopper)技术将铜箔直接烧结在陶瓷表面而制成的一种电子基础材料。由于陶瓷覆铜基板既具有陶瓷的高导热系数、高耐热、高电绝缘性、高机械强度、与硅芯片相近的热膨胀系数以及低介质损耗等特点，又具有无氧铜的高导电性和优异焊接性能，是当今电力电子领域功率模块封装、连接芯片与散热衬底的关键材料，广泛应用于各类电气设备及电子产品。在陶瓷金属化最重要的两种生产工艺中，直接覆铜陶瓷基板(DCB)是由利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上，活性金属钎焊覆铜陶瓷基板(AMB)是利用钎焊料将陶瓷板和金属铜箔烧结在一起。相比直接覆铜陶瓷基板，活性金属钎焊覆铜陶瓷基板具有更高的可靠性。
[0003]活性钎焊时，通过钎料的润湿性和界面反应可使陶瓷和金属形成致密的界面，但残余热应力大是陶瓷金属化中普遍存在的问题。此外，铜瓷热膨胀系数的显著差异，致使AMB覆铜陶瓷基板处于冷热循环条件下时，焊料结合层陶瓷侧易产生微裂纹，金属侧易产生翘曲，致使基板失效，而且印刷电路板用的覆铜基板在使用过程中常因散热不足而导致元器件在使用过程中电阻上升过快，影响信号传输，降低使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于高端印刷线路板的覆铜基板及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
>[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，包括氮化硅陶瓷基板和覆接于氮化硅陶瓷基板至少一个表面的铜箔层，所述氮化硅陶瓷基板和铜箔层之间设置有界面结合层，所述界面结合层包括有导电膜层、金属应力层和焊接层。
[0006]在一个优选的实施方式中，所述氮化硅陶瓷基板的厚度为0.3
‑
0.8mm，表面粗糙度为0.3
‑
0.6μm，所述铜箔层为无氧铜，且所述无氧铜的纯度为99.99％以上，所述铜箔层的厚度为0.1
‑
0.6mm，所述界面结合层的厚度为2
‑
6um，所述导电膜层、金属应力层和焊接层的厚度比为1：(1.5
‑
2)：(2.2
‑
2.6)。
[0007]在一个优选的实施方式中，所述导电膜层包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂40
‑
60份、纳米导热材料10
‑
18份、润滑剂1
‑
3份、填料5
‑
10份和分散剂50
‑
80份，所述金属应力层为铜、铝、银中的一种。
[0008]在一个优选的实施方式中，所述纳米导热材料中包括有纳米氮化铝、氧化镁和氧化铝，所述填料包括有滑石粉、二氧化硅、聚苯胺和聚吡咯，所述分散剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或N,N
‑
二甲基乙酰胺。
[0009]在一个优选的实施方式中，所述纳米导热材料中纳米氮化铝、氧化镁与氧化铝的重量比为1：(1
‑
1.5)：(1
‑
1.5)，所述填料中滑石粉、二氧化硅、聚苯胺和聚吡咯的重量比为1：(1
‑
1.2)：(0.6
‑
0.8)：(0.6
‑
0.8)。
[0010]一种用于高端印刷线路板的覆铜基板的制备方法，具体制备步骤如下：
[0011]步骤一：按照导电膜层的重量份原料称取聚酰亚胺树脂、纳米导热材料、润滑剂、填料和分散剂，并将称取的聚酰亚胺树脂、纳米导热材料和润滑剂均投入到分散剂中进行搅拌超声分散，分散完成后再将填料加入分散液中，混合完成后得到导电膜层料液备用；
[0012]步骤二：选取氮化硅陶瓷基板，并对选取的氮化硅陶瓷基板进行清洗，清洗完成后对氮化硅陶瓷基板的表面进行热氧化处理，然后将步骤一中的导电膜层料液涂覆在氮化陶瓷基板的表面，经过高温环化在氮化硅陶瓷基板表面形成导电膜层；
[0013]步骤三：将步骤二中得到的导电膜层先进行电晕处理，电晕处理完成后进行表面预处理，表面预处理完成后利用磁控溅射法将金属应力层中的原料均匀沉积在预处理后的导电膜层表面，对沉积的金属层进行电化学抛光处理，处理完成后放入电解液中进行阳极氧化，得到带有粗糙毛面的金属应力层；
[0014]步骤四：对选取的焊料片和铜箔层进行清理，然后将焊料片和铜箔层依次铺设在金属应力层的表面，然后利用夹具夹紧固定后送入真空钎焊炉中高温焊接，焊接完成后得到用于高端印刷线路板的覆铜基板。
[0015]在一个优选的实施方式中，所述步骤一中超声分散时的频率为100
‑
140Hz，搅拌速率为400
‑
600转/分钟，搅拌超声分散的时间为30
‑
60min。
[0016]在一个优选的实施方式中，所述步骤二中对氮化硅陶瓷基板清理时先利用无水乙醇通过超声波清洗仪清洗10
‑
15min，然后再利用去离子水冲洗3
‑
6min，所述步骤二中热氧化处理时的温度为110
‑
160℃，热氧化处理时在氮氧混合气气氛中进行，氮氧混合气的流量为0.2
‑
3L/min，所述步骤二中高温环化时的温度为320
‑
400℃。
[0017]在一个优选的实施方式中，所述步骤三中电晕处理时的功率为3
‑
4kw，所述步骤三中表面预处理时将导电膜层浸泡于浓硫酸、浓硝酸或王水中，浸泡时间为5
‑
10min，所述步骤三中金属应力层毛面的粗糙度为0.5
‑
2.5。
[0018]在一个优选的实施方式中，所述步骤四中焊料片和铜箔层进行清理时依次利用无水乙醇、去离子水、碱性溶液、酸性溶液、去离子水进行冲洗，所述步骤四中真空高温焊接的焊接温度为800
‑
950℃，真空度小于0.01Pa。
[0019]本专利技术的技术效果和优点：
[0020]1、本专利技术用于高端印刷线路板的覆铜基板，在氮化硅陶瓷基板和铜箔层之间设置有界面结合层，界面结合层包括导电膜层、金属应力层和焊接层，导电膜层采用聚酰亚胺树脂为原料，并填充有纳米氮化铝、氧化镁、氧化铝，、滑石粉、二氧化硅、聚苯胺和聚吡咯，在保证导电膜层不影响信号传输的同时具有较高的导热性，对导电膜层的外侧进行电晕处理和表面预处理，使得导电膜层的比表面积增加，然后在导电膜层的表面溅射金属应力层，金属应力层经过电化学抛光和阳极氧化处理后形成带有微孔的毛面结构，毛面结构可有效释放覆铜基板在冷热循环条件下产生的热应力，本专利技术导电膜层不仅能够有效提高覆铜基板的散热效率，而且对覆铜基板在冷热循环条件下产生的热应力具有一定的缓冲效果，能够有效提高覆铜基板的使用寿命；
[0021]2、本专利技术导电膜层中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，包括氮化硅陶瓷基板和覆接于氮化硅陶瓷基板至少一个表面的铜箔层，其特征在于：所述氮化硅陶瓷基板和铜箔层之间设置有界面结合层，所述界面结合层包括有导电膜层、金属应力层和焊接层。2.根据权利要求1所述的一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，其特征在于：所述氮化硅陶瓷基板的厚度为0.3
‑
0.8mm，表面粗糙度为0.3
‑
0.6μm，所述铜箔层为无氧铜，且所述无氧铜的纯度为99.99％以上，所述铜箔层的厚度为0.1
‑
0.6mm，所述界面结合层的厚度为2
‑
6um，所述导电膜层、金属应力层和焊接层的厚度比为1：(1.5
‑
2)：(2.2
‑
2.6)。3.根据权利要求1所述的一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，其特征在于：所述导电膜层包括以下重量份的原料：聚酰亚胺树脂40
‑
60份、纳米导热材料10
‑
18份、润滑剂1
‑
3份、填料5
‑
10份和分散剂50
‑
80份，所述金属应力层为铜、铝、银中的一种。4.根据权利要求3所述的一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，其特征在于：所述纳米导热材料中包括有纳米氮化铝、氧化镁和氧化铝，所述填料包括有滑石粉、二氧化硅、聚苯胺和聚吡咯，所述分散剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或N,N
‑
二甲基乙酰胺。5.根据权利要求4所述的一种用于高端印刷线路板的覆铜基板，其特征在于：所述纳米导热材料中纳米氮化铝、氧化镁与氧化铝的重量比为1：(1
‑
1.5)：(1
‑
1.5)，所述填料中滑石粉、二氧化硅、聚苯胺和聚吡咯的重量比为1：(1
‑
1.2)：(0.6
‑
0.8)：(0.6
‑
0.8)。6.一种用于高端印刷线路板的覆铜基板的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：步骤一：按照导电膜层的重量份原料称取聚酰亚胺树脂、纳米导热材料、润滑剂、填料和分散剂，并将称取的聚酰亚胺树脂、纳米导热材料和润滑剂均投入到分散剂中进行搅拌超声分散，分散完成后再将填料加入分散液中，混合完成后得到导电膜层料液备用；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海兵，陈应峰，
申请(专利权)人：江苏耀鸿电子有限公司，
类型：发明
国别省市：