厚膜陶瓷复合基板的制造方法技术

本发明专利技术公开一种厚膜陶瓷复合基板的制造方法，通过由一密闭腔体进行一真空扩散融合程序以使陶瓷基板能经此简易程序与金属厚膜紧密接合，并形成一具有高厚度厚膜的陶瓷复合基板。采用本发明专利技术的制程能大为降低制作厚膜陶瓷复合基板的时间与成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷复合基板制造技术，尤其涉及一种厚膜陶瓷复合基板的制造方 法。
技术介绍
镀铜材料广用于现今各种的产业领域中，如，于镀铜溶液、镀氰化铜溶液及镀焦磷 酸铜溶液中，以直流电施加于作为阳极的铜与作为阴极的工作伴间使沉淀铜于工作件上， 或使用无电镀铜溶液制造铜沉淀工作件，而以陶瓷为基材所制成的工作件即称做镀铜陶瓷 基材。目前，镀铜陶瓷基材广泛地应用于各种电子部件的制造中，如，半导体组件、小型通讯 装置、继电器、芯片载体及佩提叶组件等。传统的制造方式是于陶瓷表面使用酸、喷沙等处理并接受无电镀铜。另外的方式， 则使用干薄膜方法施用另一种金属于陶瓷基材上，如，气相沉积，再施加镀铜，前述的另一 种金属可使用Co、Nb、Ta、Ti、Cu-Ni-Cr合金、Mo或W。传统的制造镀铜陶瓷基材的方法如 下1、将铜膜或铜板直接接合于陶瓷基材上，如美国陶瓷协会期刊61，1978，作者 A. K. Varchneya 及 R. J. Petti 所述；2、导电材料糊，如银、金、铜及镍通过印刷或其它方法施用于陶瓷基材上，直接进 行镀层或数百度加热之后进行镀层。上述通过无电镀铜沉淀的铜微粒直径大，故铜微粒与陶瓷基材表面不规则部份的 接触面积小。锚定效果差，铜微粒与陶瓷基材间的黏着性低。此外，沉淀微粒大，凹部变成 空间，处理化学品附着于凹部而降低黏着性。于后者采用传导性糊，以及微粒大小为无电镀 铜的微粒大小自20至30倍，因此传导性材料微粒与陶瓷基材间的接触面积变小，结果导致 锚定效果不良及黏着性降低。另，日本专利早期公告〔K0K0KU〕第63-4336及3-69191号则提出一种不于形成 铜膜前于基材表面上进行糙化处理而于陶瓷基材上形成铜膜的方法。此法是于陶瓷基材 表面上施用包含至少一种选自铜、锌、镉、铋及铅中者的浆液，形成底涂层。于介于350°C及 900°C间的温度下非氧化环境中加热涂底涂层的基材沉淀底涂层金属或合金颗粒后，通过 包含钯及/或钼离子的溶液处理，以钯及/或钼置换金属或合金颗粒表面。之后，通过无电 电镀于陶瓷基材上经处理的底涂层上形成镍、钴或铜金属膜。但是，先前技艺说明书显示其 实例所确定的铜膜最佳粘合强度仅有2. 75kg/5mm Φ，S卩，0. 56kg/4mm2。需进一步改善铜膜 的粘着强度。另一种已揭露的先前技术中，通过无电电镀于诸如氧化铝等陶瓷基材上形成厚度 介于0. 5 μ m及2 μ m间的铜底涂层。经底层涂覆的基材于介于300°C及900°C间的温度下 氧化环境中加热，于陶瓷基材上形成氧化铜层。氧化铜层于介于200°C及900°C间的温度下 于还原环境中加热；将氧化铜层还原成金属铜层。通过无电电镀于金属铜层上形成厚度介 于0. 5 μ m及2 μ m间的铜膜，也可通过电镀于铜膜上形成额外铜膜，得到所需厚度。但是，此法中，金属铜层与铜膜间的粘着强度无法充分改善，因为金属铜层对无电电镀所用的电 镀液润湿性差。此外，因为需于高温下控制还原环境，形成-金属铜层，故需昂贵且特殊的 炉具。不论前述或目前已知的复合陶瓷基板的制作，皆为薄膜处理，其皆须先形成一薄 膜金属层于陶瓷基板上，再进行后续处理，若欲形成厚膜金属层于陶瓷基板上，不但需反复 成形，并且还无法形成均勻厚度，其耗时、耗力，成本惊人。因此，如何形成厚膜基板则为目 前产业亟欲解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种，通过 在一密闭腔体中进行一真空扩散融合程序以使陶瓷基板能经此简易程序与金属厚膜紧密 接合，并形成一具有高厚度厚膜陶瓷复合基板。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种，该制造方法包括进行一金属镀膜程序，以形成一金属镀层于一陶瓷基板的表面上；进行一组装程序以置放一金属板于该陶瓷基板的所述金属镀层的表面上，并形成 一组装陶瓷基板；进行一真空扩散融合程序，以融合所述组装陶瓷基板上的所述金属镀层与该金属 板，并形成一厚膜陶瓷复合基板。其中，所述金属镀膜程序进一步包含一电镀步骤。所述金属镀膜程序进一步包含一溅镀步骤。所述真空扩散融合程序在一密闭腔体内进行。所述密闭腔体包括一真空系统、一增温系统、一冷却系统与一加压系统。所述加压系统进一步包含一石墨夹具。其中，所述真空扩散融合程序进一步包括进行一第一增温步骤；进行一恒温步骤；进行一第二增温步骤；进行一加压融合步骤；进行一第一降温步骤；与进行一第二降温步骤，以强制冷却至室温。其中，所述第一增温步骤需进行60分钟。所述第一增温步骤的操作真空度为10_3至KT1Torrt5所述恒温步骤需进行30分钟。所述恒温步骤的操作真空度为10_9至KT3Torr。所述第二增温步骤需进行30分钟。所述第二增温步骤的操作真空度为10_9至10_3Τοπ·。所述加压融合步骤需进行180分钟。所述加压融合步骤操作真空度为10_9至KT3Torr所述第一降温步骤需进行60分钟。所述第一降温步骤的操作真空度为10_9至KT3Torr所述第二降温步骤需进行120分钟。所述金属板的材料进一步包含铜。所述第一增温步骤的操作温度由室温增温至400°C。所述恒温步骤的操作温度维持于400°C。所述第二增温步骤由400°C增温至700°C 900°C。所述加压融合步骤的操作温度维持于700°C 900°C。所述加压融合步骤进行时，启动该加压系统以施加压力于该金属板与该金属镀层 之间，且其操作压力由20kg/cm2逐渐增压至700kg/cm2 800kg/cm2。所述第一降温步骤进行时，石墨夹具的操作压力维持于700kg/cm2 800kg/cm2。所述第一降温步骤进行时，该第一降温步骤的操作温度逐渐冷却至400°C。所述第二降温步骤进行时，该第二降温步骤的操作温度由400°C持续冷却回室温， 且该第二降温步骤的操作压力已释放。所述金属板的材料进一步包含铝。所述第一增温步骤的操作温度由室温增温至300°C。所述恒温步骤的操作温度维持于300°C。所述第二增温步骤的操作温度由300°C增温至500°C 650°C。所述加压融合步骤的操作温度维持于500°C 650°C。所述加压融合步骤进行时，启动所述加压系统以施加压力于该金属板与该金属镀 层之间，且其操作压力由20kg/cm2逐渐增压至400kg/cm2 500kg/cm2。所述第一降温步骤进行时，该石墨夹具的操作压力维持于400kg/cm2 500kg/cm2.所述第一降温步骤进行时，该第一降温步骤的操作温度逐渐冷却至300°C。所述第二降温步骤进行时，该第二降温步骤的操作温度由300°C持续冷却回室温， 且该第二降温步骤的操作压力已释放。所述厚膜陶瓷复合基板的膜厚度大于等于0. 03mm。本专利技术所提供的，具有以下优点本专利技术的，通过一内置真空系统、增温系统、冷却系 统的密闭腔体进行一真空扩散融合程序，并通过石墨夹具将金属素材(铜、铝与镀层陶瓷) 上下挟持以迭合固定，然后将设备腔体抽真空，并升温于一定温度及真空度时，于石墨夹具 上方施以压力，以便于该等金属素材(铜、或铝、或镀层陶瓷)进行一真空扩散融合程序，最 后冷却至常温，即完成本专利技术的厚膜陶瓷复合基板，采用本专利技术的制程能大为降低制作厚 膜陶瓷复合基板的时间与成本。附图说明图1为本专利技术的厚膜陶瓷复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：进行一金属镀膜程序，以形成一金属镀层于一陶瓷基板的表面上；进行一组装程序以置放一金属板于该陶瓷基板的所述金属镀层的表面上，并形成一组装陶瓷基板；进行一真空扩散融合程序，以融合所述组装陶瓷基板上的所述金属镀层与该金属板，并形成一厚膜陶瓷复合基板。

【技术特征摘要】
1.一种厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，该制造方法包括进行一金属镀膜程序，以形成一金属镀层于一陶瓷基板的表面上；进行一组装程序以置放一金属板于该陶瓷基板的所述金属镀层的表面上，并形成一组 装陶瓷基板；进行一真空扩散融合程序，以融合所述组装陶瓷基板上的所述金属镀层与该金属板， 并形成一厚膜陶瓷复合基板。2.根据权利要求1所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述金属镀膜 程序进一步包含一电镀步骤。3.根据权利要求1所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述金属镀膜 程序进一步包含一溅镀步骤。4.根据权利要求1所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述真空扩散 融合程序在一密闭腔体内进行。5.根据权利要求4所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述密闭腔体 包括一真空系统、一增温系统、一冷却系统与一加压系统。6.根据权利要求5所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述加压系统 进一步包含一石墨夹具。7.根据权利要求1所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述真空扩散 融合程序进一步包括进行一第一增温步骤；进行一恒温步骤；进行一第二增温步骤；进行一加压融合步骤；进行一第一降温步骤；与进行一第二降温步骤，以强制冷却至室温。8.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第一增温 步骤需进行60分钟。9.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第一增温 步骤的操作真空度为10_3至ΙΟ—Τοπ·。10.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述恒温步骤 需进行30分钟。11.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述恒温步骤 的操作真空度为10_9至KT3Torr。12.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第二增温 步骤需进行30分钟。13.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第二增温 步骤的操作真空度为10_9至KT3Torr。14.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述加压融合 步骤需进行180分钟。15.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述加压融合步骤操作真空度为10_9至KT3Torr。16.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第一降温 步骤需进行60分钟。17.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第一降温 步骤的操作真空度为10_9至KT3Torr。18.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第二降温 步骤需进行120分钟。19.根据权利要求7所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述金属板的 材料进一步包含铜。20.根据权利要求19所述的厚膜陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，所述第一增 温步骤的操作温度由室温增温至40...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡东宝，
申请(专利权)人：皓亮企业有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]