一种陶瓷覆铜基板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种陶瓷覆铜基板的制备方法，该方法包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其中，该方法还包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和／或铜箔的结合界面上涂覆氧化亚铜。本发明专利技术还提供了一种陶瓷覆铜基板的制备方法。本发明专利技术通过引入氧化亚铜，从而在氮化铝陶瓷的结合界面和铜箔的结合界面上形成ＣｕＡｌＯ↓［２］反应物，从而极大的增强了两个界面之间的结合强度，并且与现有陶瓷覆铜基板的制备方法相比，不需要还原铜箔的非结合界面的氧化层，简化了工艺步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于。
技术介绍
在半导体模块的发展中，随着集成化程度的提高和体积的减小，使得单 位散热面积上的功耗增加，因而散热成为模块制造中的一个关键问题。目前，国内外电力电子行业常使用陶瓷覆铜基板作为模块用导电基板。 例如，在氧化物特别是氧化铝陶瓷基板表面通过金属化而得到的基板，但是 氧化铝的导热率较低，散热性能仍无法满足高度集成化的模块的要求。氮化铝陶瓷覆铜基板除了具有铜箔的高导电特性外，还具有氮化铝陶瓷 的高导热特性，因而适合用于电力、电子领域的大功率电子模块的制造。目前，氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法通常为直接覆铜法。所述直接覆 铜法是利用铜-氧共晶原理，直接将铜箔和氮化铝基板在弱氧化气氛下形成 共晶液相，从而形成氮化铝陶瓷和铜的复合材料。氮化铝陶瓷和铜箔之间的结合是通过在它们结合的界面上引入Cu20+Al203—2CuA102反应形成界面 产物CuA102，从而使二者牢固结合；因此必须在氮化铝陶瓷表面形成一层 Ab03层，然后通过引入氧气使铜箔表面形成Cu20，从而使Cu20和A1203 反应得到CuA102。但是，这种方法对氧气气氛的控制难度很大，并且很难 得到足够的Cu20，往往含有CuO的成分，从而使氮化铝陶瓷和铜箔之间结 合强度降低；同时，由于需要在氧气气氛下在铜箔表面形成Cu20，因而在 铜箔的另一侧非结合界面也会形成不同程度的氧化层，影响铜箔的导电性 能，这就需要进一步的还原处理，从而增加了工序的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的陶瓷覆铜基板制备方法中存在的工序 复杂以及制备得到的陶瓷覆铜基板中氮化铝陶瓷和铜箔的结合强度差的缺 点，提供一种工序简单并且能够使得到的陶瓷覆铜基板中氮化铝陶瓷和铜箔 的结合强度高的陶瓷覆铜基板的制备方法。本专利技术提供了，该方法包括在氧化气氛下 将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜 箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其中，该方法还包括在氧化气氛下将氮 化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆 氧化亚铜。本专利技术还提供了，其中，该方法包括在氮 化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆三氧化二铝和/或氧化亚 铜，使氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面之间具有三氧化二铝层和氧化 亚铜，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合 并进行共晶钎焊。本专利技术通过在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆氧化亚铜，从而引入CU20+Al203—2CuA102反应所需的反应物，并且通过共晶钎 焊在氮化铝陶瓷的结合界面和铜箔的结合界面上形成CuA102反应物，从而 极大的增强了两个界面之间的结合强度，并且与现有陶瓷覆铜基板的制备方 法相比，不需要还原铜箔的非结合界面的氧化层，简化了工艺步骤。具体实施例方式本专利技术提供了，该方法包括在氧化气氛下 将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜 箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其中，该方法还包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆 氧化亚铜。根据本专利技术，氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上，氧化亚铜 的涂覆量没有特别的限制，但优选情况下，氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔 的结合界面上的氧化亚铜的涂覆总量为1.5-2克/平方厘米，在上述范围内时， 既能够使氮化铝陶瓷和铜箔之间具有较高的结合强度，又能够保持优良的导 热性能。本专利技术中，对氧化亚铜的涂覆方式没有特别的要求，只要能够涂覆均匀 即可，优选情况下，可以将氧化亚铜溶于易挥发的有机溶剂中制成浆料，然 后将浆料均匀的涂覆在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上，本发 明对所述有机溶剂没有特别的限制，只要能够在共晶钎焊时充分挥发掉，不 残留在氮化铝陶瓷和铜箔的结合界面上即可，优选情况下，所述有机溶剂可 以选自乙醇、二甲苯和丙酮中的一种或几种。根据本专利技术，为了进一步提高氮化铝陶瓷和铜箔之间的结合强度，优选 情况下，所述氮化铝陶瓷和/或铜箔的结合界面为粗糙面，所述氮化铝陶瓷和/或铜箔的结合界面的粗糙度Ra值为0.2-0.7微米，从而使反应物CuA102能 够啮合进粗糙的界面内，达到增强结合强度的作用，结合界面具有上述粗糙 度的氮化铝陶瓷和铜箔可以通过商购得到，也可以通过对氮化铝陶瓷和铜箔 的结合界面进行粗糙处理得到。所述粗糙处理的方法没有特别的限制，例如， 可以通过将氮化铝陶瓷放置于装有金刚砂和水的烧杯中，然后将烧杯放入到 超声波清洗机中，放置时间为30-60分钟，从而得到表面粗糙的氮化铝陶瓷 和铜箔。根据本专利技术，在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热是为了在氮化铝陶瓷 的结合界面形成三氧化二铝层，从而引入Cu20+Al203—2CuA102反应所需的 反应物，本专利技术对所述加热的条件没有特别的限制，只要能够形成均匀的三氧化二铝层即可，优选情况下，所述加热的条件包括温度为1150-1300°C， 时间为30-60分钟。根据本专利技术，所述共晶钎焊的条件为本领域技术人员所公知，例如，所 述共晶钎焊的条件包括压力为15-45牛顿，温度为1060-1080。C，时间为45-60分钟；所述共晶钎焊的设备可以为各种常规的加热设备，例如，上海祖发实 业有限公司生产的SXJ系列管式气氛烧结炉。为了使氮化铝陶瓷和铜箔在共晶钎焊时不被氧化，所述共晶钎焊在惰性 气体气氛下进行，所述惰性气体为零族元素气体和氮气中的一种或几种，优 选情况下，所述惰性气体的流量为20-40毫升/分钟。本专利技术还提供了，其中，该方法包括在氮 化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆三氧化二铝和/或氧化亚 铜，使氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面之间具有三氧化二铝层和氧化 亚铜，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合 并进行共晶钎焊。根据本专利技术，通过涂覆的方式涂覆三氧化二铝和氧化亚铜能够更好的控 制Cu20+Al203—2CuA102反应中反应物的量，从而使进一步增加氮化铝陶瓷 结合界面与铜箔的结合界面的结合强度。本专利技术中，对三氧化二铝和氧化亚铜的涂覆方式没有特别的限制，只要 存在于氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面之间即可。例如，可以在氮化 铝陶瓷的结合界面涂覆三氧化二铝，在铜箔的结合界面涂覆氧化亚铜；也可 以在氮化铝陶瓷的结合界面涂覆氧化亚铜，在铜箔的结合界面涂覆三氧化二 铝；还可以在氮化铝陶瓷的结合界面或铜箔的结合界面上涂覆三氧化二铝和 氧化亚铜；本专利技术中，对三氧化二铝和氧化亚铜的涂覆顺序没有特别的限制， 可以在氮化铝陶瓷的结合界面或铜箔的结合界面上先涂覆三氧化二铝，之后 再涂覆氧化亚铜，也可以在氮化铝陶瓷的结合界面或铜箔的结合界面上先涂覆氧化亚铜，之后再涂覆三氧化二铝。根据本专利技术，氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上，氧化亚铜 和三氧化二铝的涂覆量没有特别的限制，优选情况下，氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上的氧化亚铜的涂覆总量为1.5-2.0克/平方厘米，三氧化二铝的涂覆总量为1.5-1.8克/平方厘米；在上述范围内时，既能够使氮化铝陶瓷和铜箔之间具有较高的结合强度，又能够保持优良的导热性能。 本专利技术中，对氧化亚铜和三氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷覆铜基板的制备方法，该方法包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其特征在于，该方法还包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和／或铜箔的结合界面上涂覆氧化亚铜。

【技术特征摘要】
1、一种陶瓷覆铜基板的制备方法，该方法包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其特征在于，该方法还包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的结合界面上涂覆氧化亚铜。2、 根据权利要求1所述的方法，其中，氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜 箔的结合界面上，氧化亚铜的涂覆总量为1.5-2克/平方厘米。3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述氮化铝陶瓷和/或铜箔 的结合界面为粗糙面，所述氮化铝陶瓷和/或铜箔的结合界面的粗糙度Ra值 为0.2-0.7微米。4、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热的条件包括温度为 1150-1300°C，时间为30-60分钟。5、 根据权利要求1所述的方法， 为15-45牛顿，温度为1060-1080°C，6、 根据权利要求1所述的方法， 和氮气中的一种或几种。其中，所述共晶钎焊的条件包括压力 时间为45-60分钟。其中，所述惰性气体为零族元素气...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡利娟，向其军，郭忠臣，马国超，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]