本申请公开了一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片，包括陶瓷基片、覆铜片、活性焊膏和纳米金属有机溶液；所述陶瓷基片的两面印刷所述活性焊膏，所述覆铜片的一面涂抹所述纳米金属有机溶液，涂抹所述纳米金属有机溶液的覆铜片贴合在印刷有所述活性焊膏的陶瓷基片的两个面上焊接得到所述AMB氮化硅陶瓷覆铜片。本申请制备的产品覆铜片和陶瓷基片结合强度高，钎焊后产生的气泡缺陷少，后续蚀刻处理线条均匀清晰，满足当前的大规模工业化生产需求。满足当前的大规模工业化生产需求。满足当前的大规模工业化生产需求。
【技术实现步骤摘要】
一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片及其制备方法
[0001]本申请涉及一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片及其制备方法，属于陶瓷金属复合材料制备
技术介绍
[0002]陶瓷表面金属化主要有两种生产工艺，一是直接覆铜陶瓷基板(DCB)是利用铜的含氧共晶液直接将铜敷接在陶瓷上；二是活性金属钎焊覆铜陶瓷基板(AMB，Active MetalBonding)是利用钎料中含有的少量活性元素与陶瓷高温下进行化学反应生成能被液态钎料润湿的反应层，从而实现陶瓷与金属之间高结合强度。AMB活性焊铜工艺是DBC工艺技术的进一步发展，活性金属钎焊覆铜陶瓷基板具有更高的综合性能。
[0003]现随着电动汽车，太阳能和风电发电厂等功率转换领域的发展，各行业对大功率，高散热，高可靠的封装模块用材料用的陶瓷覆铜片要求越来越高。而一般工艺的AMB陶瓷覆铜片一般用银铜钛焊膏进行焊接，使用这种技术方法的生产工艺产品，大多存在比较多的钎焊孔洞，还有后续蚀刻工艺复杂等问题，整体工艺复杂而且对后期处理要求比较高，生成的产品合格率低。而其他高端技术的AMB陶瓷覆铜片生成工艺则需要其他比较先进的设备，这类方法更加适合实验室进行研究，在实际大批量的工业生产过程中容易出现其他各种问题，无法满足当前大规模批量化生产的要求。
[0004]日本碍子株式会社专利技术专利WO2021015122A1中公开了一种接合基板和制造接合基板的方法，其钎焊材料是包含银(Ag)和活性金属的粉末的材料，活性金属是选自钛(Ti)和锆(Zr)的至少一种金属，其最终材料粘结强度较好，但使用银等材料成本太高，传统银钛铜活性焊膏制备的产品气孔率也较高。
[0005]中国专利CN 113795091A
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一种低温烧结制备陶瓷电路板方法，公开了一种活性金属焊膏，由纳米金属颗粒金、银、铜和活性金属颗粒钛、铈、镓组合而成，其主要是降低了烧结温度，但其成本还是偏高，且产品的结合强度和气孔率难以保证。
[0006]中国专利CN 112319078B
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一种陶瓷线路板的制备方法，公开了一种活性金属钎焊浆料，活性金属钎焊料由金属组分和活性金属组分组成，金属组分选自银，铜，镍，锡，锌和铟，活性金属组分选自钛、锆、铪、铬和镍，其主要解决了线路快速刻蚀的问题，产品最终抗剥离强度最大为16N/mm，结合强度较低。
[0007]现有技术通常只关注陶瓷覆铜片的某一个性能进行改进，因为其某个性能的提升已经不易，更难以同时做到其结合强度好、空洞率低和后期刻蚀工艺优异三者的平衡。
技术实现思路
[0008]为了解决上述问题，提供了一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片及其制备方法，该产品覆铜片和陶瓷基片结合强度高，钎焊后产生的气泡缺陷少，后续蚀刻处理线条均匀清晰，满足当前的大规模工业化生产需求。
[0009]根据本申请的一个方面，提供了一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片，包括陶瓷基片、覆铜
片、活性焊膏和纳米金属有机溶液；
[0010]所述陶瓷基片的两面印刷所述活性焊膏，所述覆铜片的一面涂抹所述纳米金属有机溶液，涂抹所述纳米金属有机溶液的覆铜片贴合在印刷有所述活性焊膏的陶瓷基片的两个面上焊接得到所述AMB氮化硅陶瓷覆铜片。
[0011]可选地，按照重量份数计，所述活性焊膏包括合金粉82
‑
86％、粘合剂0.6
‑
2.5％、溶剂12
‑
15％和触变剂0.2
‑
0.6％；
[0012]所述合金粉为铜钛合金、铜钛硼合金或铜锡钛合金中的一种。
[0013]可选地，按照质量百分比计，铜钛合金中，钛含量为5
‑
35％，其余为铜；
[0014]铜钛硼合金中，钛含量为5
‑
35％，硼含量为5
‑
10％，其余为铜；
[0015]铜锡钛合金中，钛含量为5
‑
15％，锡含量为5
‑
25％，其余为铜。
[0016]可选地，粘合剂为乙基纤维素，溶剂为醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯、油酸或松油醇中的一种，触变剂为氢化蓖麻油。
[0017]可选地，按照质量百分比计，所述纳米金属有机溶液包括20
‑
70％的纳米金属颗粒，其余为有机溶剂。
[0018]可选地，所述纳米金属颗粒为钛、锆、锡、镓、铟和铋中的一种或者几种；有机溶剂为松油醇、松节油、二乙二醇乙醚、二乙二醇、醇酯十二、二乙二醇乙醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种；
[0019]所述纳米金属颗粒的粒径为30
‑
80nm。
[0020]优选地，纳米金属颗粒的粒径为30
‑
50nm。
[0021]可选地，所述纳米金属颗粒为钛、镓、锡和铟，添加重量比例为3:2:2:1；钛的粒径比其他金属颗粒粒径大10nm。
[0022]可选地，印刷后的活性焊膏涂层厚度为10
‑
15μm，所述陶瓷基片为氮化硅陶瓷基片，所述覆铜片为无氧铜片。
[0023]根据本申请的另一个方面，还公开了一种上述AMB氮化硅陶瓷覆铜片的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)使用有机溶剂清洗陶瓷基片和覆铜片，在陶瓷基片的两面印刷活性焊膏，覆铜片的一面涂抹纳米金属有机溶液；
[0025](2)将涂抹纳米金属有机溶液的覆铜片贴合在印刷有活性焊膏的陶瓷基片的两个面上，使用夹具固定，放入真空钎焊炉中焊接，最后随炉自然冷却即得所述的AMB氮化硅陶瓷覆铜片。
[0026]可选地，步骤(1)中的有机溶剂为乙醇或丙酮；步骤(2)中的焊接过程为将真空度控制在5
×
10
‑3Pa以下，升温到440
‑
460℃，保温0.5
‑
2h，再升温到880
‑
920℃保温0.5
‑
2h。
[0027]本申请的有益效果包括但不限于：
[0028]1.根据本申请的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，专利技术人研究发现，单一的焊膏或者浆料涂抹在陶瓷基片上在焊接过程中容易出现活性技术元素损失较大、元素易氧化或由于铜片表面的微缝影响浸润等问题，最终影响空洞率和粘结强度，但铜片又不适合直接涂抹焊膏，容易影响后期刻蚀。
[0029]因此本申请通过限定在陶瓷基片上印刷活性焊膏，在覆铜片上涂抹纳米金属有机溶液，一方面使焊膏中的合金成分与纳米金属有机溶液的金属颗粒能够相互补充，避免出
现焊膏漏印或金属颗粒覆盖不完全而增加空洞率的情况；另一方面也能快速的使焊膏中的钛元素溶解到氮化硅陶瓷中发生润湿，与氮化硅反应形成TiN，提高铜箔与陶瓷的结合强度，纳米金属有机溶液也能够快速弥补焊接过程中活性金属元素的烧损，减少空洞率。
[0030]2.根据本申请的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，通过限定印刷活性焊膏的涂层厚度，避免涂层过小结合力和抗冷热冲击强度性能降低，也避免涂层过大，影响后期蚀刻工序，蚀本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种AMB氮化硅陶瓷覆铜片，其特征在于，包括陶瓷基片、覆铜片、活性焊膏和纳米金属有机溶液；所述陶瓷基片的两面印刷所述活性焊膏，所述覆铜片的一面涂抹所述纳米金属有机溶液，涂抹所述纳米金属有机溶液的覆铜片贴合在印刷有所述活性焊膏的陶瓷基片的两个面上焊接得到所述AMB氮化硅陶瓷覆铜片。2.根据权利要求1所述的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，其特征在于，按照质量百分比计，所述活性焊膏包括合金粉82
‑
86％、粘合剂0.6
‑
2.5％、溶剂12
‑
15％和触变剂0.2
‑
0.6％；所述合金粉为铜钛合金、铜钛硼合金或铜锡钛合金中的一种。3.根据权利要求2所述的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，其特征在于，按照质量百分比计，铜钛合金中，钛含量为5
‑
35％，其余为铜；铜钛硼合金中，钛含量为5
‑
35％，硼含量为5
‑
10％，其余为铜；铜锡钛合金中，钛含量为5
‑
15％，锡含量为5
‑
25％，其余为铜。4.根据权利要求2所述的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，其特征在于，粘合剂为乙基纤维素，溶剂为醇酯十二、丁基卡必醇醋酸酯、油酸或松油醇中的一种，触变剂为氢化蓖麻油。5.根据权利要求1所述的AMB氮化硅陶瓷覆铜片，其特征在于，按照质量百分比计，所述纳米金属有机溶液包括20
‑
70％的纳米金属颗粒，其余为有机溶剂。6.根据权利要求5所述的AMB氮化硅陶...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宵，屈蓉，王伟强，贺俊凯，
申请(专利权)人：潍柴火炬科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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