[發(fā)明專利]銅-陶瓷基板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710840957.0
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107473774B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 崔成強;賴韜;楊斌;張昱
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C04B41/88
• 分類號: C04B41/88;H05K1/03;H05K3/00;H05K3/38
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明提供了一種銅?陶瓷基板的制備方法，包括以下步驟：將納米銅粉、納米二氧化硅與有機溶劑混合，得到納米銅膏；將所述納米銅膏涂覆于陶瓷基板表面，再進行燒結，最后依次進行光刻、顯影、電鍍和蝕刻，得到銅?陶瓷基板。本申請制備銅?陶瓷基板的過程中，由于納米銅粉、納米二氧化硅的納米尺寸效應與其中的納米SiO₂可與陶瓷基板中的三氧化二鋁、氮化鋁反應，從而可在較低的燒結溫度下實現(xiàn)銅?陶瓷間的高強度鍵合。

技術領域

本發(fā)明涉及電子封裝技術領域，尤其涉及銅-陶瓷基板的制備方法。

背景技術

對于電力電子封裝而言，陶瓷基板由于具有的高熱導率，使熱量從芯片導出，實現(xiàn)與外界的電互連與熱交換，同時還兼具布線(點互連)和機械支撐的功能。目前常用的散熱基板主要包括LTCC、HTCC、DBC以及DPC陶瓷基板等。LTCC和HTCC基板內部金屬線路層采用絲網印刷工藝制成，易產生線路粗糙、對位不精準、收縮比例問題，在高導熱、高功率密度、高壓以及大電流環(huán)境下的應用受限。

DBC基板各項性能良好，適用于高耐壓大功率。然而，陶瓷基板裸片與金屬材料的反應能力低、潤濕性差，因此陶瓷基板與銅片之間易產生氣孔最終使得結合強度降低；加之金屬化工藝復雜，燒結溫度相對較高(燒結溫度大約為1065℃)，成本一直難以得到有效控制，目前只能應用于有特殊需求的領域。DPC基板是利用薄膜技術完成線路及圖形的種子層，再用電化學沉積的方式加厚線路及圖形，進而完成整個基板的金屬化。但目前DPC基板需要克服的問題是種子層與陶瓷基板反應能力低，易產生氣孔使得結合強度降低。

申請?zhí)?01110310121.2的中國專利公開了低溫燒結制備金屬化陶瓷基板的方法，其是先在陶瓷基板表面鍍一層金屬層，然后通過絲網印刷工藝，將納米金屬膏印刷在陶瓷基板表面形成金屬膏層，最后在一定的溫度和氣氛環(huán)境下燒結。該方法同樣存在DPC基板種子層與陶瓷基板結合強度不足的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題在于提供一種銅-陶瓷基板的制備方法，本申請?zhí)峁┑你~-陶瓷基板的制備方法，可在較低的溫度下實現(xiàn)銅-陶瓷間的高強度鍵合。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N銅-陶瓷基板的制備方法，包括以下步驟：

將納米銅粉、納米二氧化硅與有機溶劑混合，得到納米銅膏；

將所述納米銅膏涂覆于陶瓷基板表面，再進行燒結，最后依次進行光刻、顯影、電鍍和蝕刻，得到銅-陶瓷基板。

優(yōu)選的，所述納米銅粉的粒徑為1～100nm，所述納米二氧化硅的粒徑為1～100nm。

優(yōu)選的，所述納米銅粉的粒徑為5～50nm，所述納米二氧化硅的粒徑為5～30nm。

優(yōu)選的，所述納米銅膏涂覆于陶瓷基板表面形成的納米銅膏層的厚度為0.05～0.5mm。

優(yōu)選的，所述納米銅膏中納米銅粉的含量為70wt％～85wt％，納米二氧化硅的含量為1wt％～5wt％。

優(yōu)選的，所述有機溶劑為甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、丙二醇、乙醚、丙酮、甲基丁酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯和乙酸乙酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述陶瓷基板的材質為氧化鋁、氮化鋁、氧化鈹或碳化硅。

優(yōu)選的，所述燒結在氮氣的保護氣氛下進行，所述燒結的溫度為200～450℃，時間為30～90min。