一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法，属于陶瓷基板技术领域。本发明专利技术提供的装置利用考夫曼离子源设备实现陶瓷基板表面微还原，利用高能离子束设备实现金属元素注入，使陶瓷基体与注入金属原子形成陶瓷

【技术实现步骤摘要】
一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷电路板
，尤其涉及一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法。

技术介绍

[0002]氧化铝陶瓷电路板的传统制备方法是在陶瓷板上印刷导电涂层，然后采用烧结工艺将铜箔在高温下直接键合到氧化铝陶瓷基片表面(单面或双面)。此外，现有方法还采用物理气相沉积的方式进行覆铜层的制备，常见的有磁控溅射法、多弧离子镀以及电子束蒸发等方式。然而，通过烧结法制备的覆铜层界面粗糙度较高，且铜层厚度越薄成本越高，并且成品率越低。而磁控溅射及电子束蒸发方式离子能量低，因此与陶瓷基板有较弱的结合力。虽然多弧离子镀具有较高的能量，但其引出的等离子体具有很多较大的颗粒，形成的涂层致密性差，粗糙度高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法，能够同时满足陶瓷基覆铜板的高致密超薄覆铜层、高剥离强度以及低界面粗糙度。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置，包括真空室101、考夫曼气体离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105；所述考夫曼离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105分别分布于所述真空室101的四个端部。
[0006]优选的，还包括工件盘106；所述工件盘106设置于所述真空室101内。
[0007]本专利技术提供了利用上述技术方案所述制备陶瓷基覆铜板的装置制备陶瓷基覆铜板的方法，包括以下步骤：
[0008]采用考夫曼气体离子源设备102对置于真空室101中的陶瓷基板进行表面还原，得到第一处理陶瓷基板；
[0009]采用高能离子束设备103在所述第一处理陶瓷基板表面注入金属，进行接键，得到第二处理陶瓷基板；
[0010]采用低能离子束设备104对所述第二处理陶瓷基板进行第一表面沉积，形成过渡层；
[0011]采用高脉冲低能离子束设备105在所述过渡层上进行第二表面沉积，形成铜层，得到陶瓷基覆铜板。
[0012]优选的，所述表面还原的氩气流量为20～80sccm，氢气流量为0～40sccm，电压为20～40KV，束流强度为1～50mA，处理时间为20～60min。
[0013]优选的，进行所述表面还原后，所述陶瓷基板的表面粗糙度变化≤0.1μm。
[0014]优选的，所述注入金属所用金属元素包括Ti、Al、Ni、Cr或Cu。
[0015]优选的，所述接键的束流强度为10～100mA，能量为10～40keV，注入剂量为1
×
(10
15
～10
17
)ions/cm2。
[0016]优选的，所述过渡层的元素为Ni和/或Cr，所述第一表面沉积的起弧电流为60～150A，偏压为0～300V，占空比为20～95％，沉积厚度为10～100nm。
[0017]优选的，所述第二表面沉积的起弧电流为60～150A，偏压为0～7kV且不为0，频率为0～200Hz且不为0，沉积厚度为1～9μm。
[0018]优选的，所述陶瓷基覆铜板的表面粗糙度＜0.2μm。
[0019]本专利技术提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置，包括真空室101、考夫曼气体离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105；所述考夫曼离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105分别分布于所述真空室101的四个端部。本专利技术提供的装置利用考夫曼离子源设备实现陶瓷基板表面微还原，利用高能离子束设备实现金属元素注入，使陶瓷基体与注入金属原子形成陶瓷
‑
金属混合层，同时利用低能离子束设备形成过渡层，所述陶瓷
‑
金属混合层与陶瓷基底层及过渡层的结合力好，从而提高陶瓷基板与后续高脉冲低能离子束设备沉积形成的铜膜层的结合力，增强铜膜层的抗剥离强度。
[0020]本专利技术所述装置制备沉积的覆铜板不会增加陶瓷原有的界面粗糙度，能够保持原有陶瓷的表面粗糙度，界面粗糙度低，可避免因传统方式产生的铜牙而导致的趋肤效应，减少高频信号传输过程中的损失；而且该装置所制备的覆铜板界面粗糙度低，且铜层薄，可实现线宽线距小于15/15微米的精细线路板的制备；本专利技术利用高脉冲低能离子束设备，能引出离化率高于90％的离子束斑，从而得到高致密超薄覆铜层(铜层厚度1～9μm)。因此，本专利技术提供的装置能够解决传统覆铜技术无法同时满足陶瓷基覆铜板的高致密超薄覆铜层、高剥离强度以及低界面粗糙度的问题，得到满足高频要求的陶瓷基覆铜板。
附图说明
[0021]图1为本专利技术制备陶瓷基覆铜板的装置俯视图；
[0022]图2为本专利技术制备陶瓷基覆铜板的流程图；
[0023]图3为实施例1制备的陶瓷基覆铜板的表面形貌图；
[0024]图4为实施例1～3和对比例1～3制备的陶瓷基覆铜板的粗糙度测试结果图；
[0025]图5为实施例1～3和对比例1～3制备的陶瓷基覆铜板的结合力测试结果图。
具体实施方式
[0026]如图1所示，本专利技术提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置，包括真空室101、考夫曼气体离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105；所述考夫曼离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105分别分布于所述真空室101的四个端部。
[0027]在本专利技术中，若无特殊说明，所需设备均为本领域技术人员熟知的市售设备。
[0028]本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置包括真空室101。本专利技术利用真空室101提供真空环境。
[0029]本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置包括考夫曼气体离子源设备102。本专利技术
利用考夫曼气体离子源设备102对工件进行考夫曼气体离子源处理。
[0030]本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置包括高能离子束设备103。本专利技术利用高能离子束设备103对工件进行金属注入。
[0031]本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置包括低能离子束设备104。本专利技术利用低能离子束设备104对工件进行表面沉积。
[0032]本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置包括高脉冲低能离子束设备105。本专利技术利用高脉冲低能离子束设备105对工件进行表面沉积。
[0033]作为本专利技术的一个实施例，本专利技术提供的制备陶瓷基覆铜板的装置还包括工件盘106；所述工件盘106设置于所述真空室101内。本专利技术利用工件盘106盛放所需制备的工件。
[0034]如图2所示，本专利技术提供了利用上述技术方案所述制备陶瓷基覆铜板的装置制备陶瓷基覆铜板的方法，包括以下步骤：
[0035]采用考夫曼气体离子源设备102对置于真空室101中的陶瓷基板进行表面还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备陶瓷基覆铜板的装置，其特征在于，包括真空室(101)、考夫曼气体离子源设备(102)、高能离子束设备(103)、低能离子束设备(104)和高脉冲低能离子束设备(105)；所述考夫曼离子源设备(102)、高能离子束设备(103)、低能离子束设备(104)和高脉冲低能离子束设备(105)分别分布于所述真空室101的四个端部。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括工件盘(106)；所述工件盘(106)设置于所述真空室(101)内。3.利用权利要求1或2所述制备陶瓷基覆铜板的装置制备陶瓷基覆铜板的方法，其特征在于，包括以下步骤：采用考夫曼气体离子源设备(102)对置于真空室(101)中的陶瓷基板进行表面还原，得到第一处理陶瓷基板；采用高能离子束设备(103)在所述第一处理陶瓷基板表面注入金属，进行接键，得到第二处理陶瓷基板；采用低能离子束设备(104)对所述第二处理陶瓷基板进行第一表面沉积，形成过渡层；采用高脉冲低能离子束设备(105)在所述过渡层上进行第二表面沉积，形成铜层，得到陶瓷基覆铜板。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述表面还原的氩气流量为20～80scc...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京市科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：