[發明專利]一種陶瓷覆銅基板及其制造方法

在審

• 申請號: 201811155233.3
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109251054A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 涂佳富
• 申請（專利權）人: 深圳嘉龍微電子有限公司
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及陶瓷基板金屬化技術領域，具體為一種陶瓷覆銅基板及其制造方法，包括以下步驟：(1)陶瓷基板清洗；(2)陶瓷基板活化；(3)陶瓷基板真空濺鍍：將經過活化處理的陶瓷基板及靶材置于真空腔體內，并將惰性氣體通入該腔體中，啟動靶材，濺擊出的靶材原子揮發形成等離子體狀態而被吸附沉積于陶瓷基板的選定區域上；(4)擴散焊接：將鍍膜陶瓷基板與清洗后的銅箔待焊接部位以相對形式貼合，然后置于真空擴散爐中，對貼合后的材料施加壓力。本發明可降低陶瓷覆銅基板的孔隙率，且制備過程中沒有發生相變過程，沒有內部應力產生，可以有效提高陶瓷覆膜基板的強度。

技術領域

本發明涉及陶瓷基板金屬化技術領域，尤其涉及一種陶瓷覆銅基板及其制造方法。

背景技術

陶瓷覆銅基板是使用DBC(Direct Bond Copper)技術將銅箔直接燒結在陶瓷表面而制成的一種電子基礎材料。由于陶瓷覆銅基板既具有陶瓷的高導熱系數、高耐熱、高 電絕緣性、高機械強度、與硅芯片相近的熱膨脹系數以及低介質損耗等特點，又具有無 氧銅的高導電性和優異焊接性能，是當今電力電子領域功率模塊封裝、連接芯片與散熱 襯底的關鍵材料，廣泛應用于各類電氣設備及電子產品。

目前，陶瓷基覆銅板的制造方法主要有兩種：(1)直接鍵合銅技術(DBC)、(2) 直接鍍銅技術(DPC)。

DBC是將Al₂O₃或AlN陶瓷基板的單面或雙面覆上Cu板后，經由高溫1065-1085℃ 的環境加熱，使Cu板表面因高溫氧化、擴散與Al₂O₃基板產生Cu-Cu₂O共晶相，使銅 板與陶瓷基板黏合，形成陶瓷基覆銅板。DBC對工藝溫度的控制要求十分嚴苛，必須 于溫度極度穩定的1065-1085℃溫度范圍下，才能使銅層表面熔解為共晶相，實現與陶 瓷基板的緊密結合，其制造成本高且不易解決Al₂O₃與Cu板間存在的微氣孔或孔洞等 問題，影響產品的強度，進而使得產品的性能受到極大影響，同時，反應溫度較高，致 使設備和工藝條件較難控制，從而使得制得的產品的性能受到影響。

比如中國專利申請200710195406.X(申請號：2007年11月27日)公開了一種陶 瓷覆銅基板的制備方法，該方法包括在氧化氣氛下將氮化鋁陶瓷進行加熱，之后在惰性 氣體氣氛下將氮化鋁陶瓷結合界面與銅箔的結合界面結合并進行共晶釬焊，其中，該方 法還包括在氧化氣氛下將氮化鋁陶瓷進行加熱后，在氮化鋁陶瓷的結合界面和/或銅箔的 結合界面上涂覆氧化亞銅。該方法加熱溫度為1150-1300℃，加熱溫度較大，不易控制， 且過高的加熱溫度會造成Al₂O₃與Cu板間產生的微氣孔或孔洞，同時，該方法通過涂 覆的方式，會造成Cu₂O顆粒在銅箔表面分布不夠均勻，排列也不夠致密，造成敷接的 分散性和重復性差；其次，涂覆厚度很難控制，涂覆的Cu2O層過厚或過薄，都會降低 敷接強度；另外，涂覆的Cu₂O會造成環境的污染。

而DPC是一種把真空鍍膜與電鍍技術結合在一起的覆銅板制造技術，其原理是先利用真空鍍膜技術在Al₂O₃或AlN陶瓷基板上沉積一層銅膜，再用電鍍技術進行銅膜的 增厚。DPC的工藝溫度一般低于400℃，避免了高溫對于材料所造成的破壞或尺寸變異 的現象。DPC陶瓷基覆銅板具有高散熱、高可靠度、高精準度及制造成本低等優點。 DPC陶瓷基覆銅板的金屬線路解析度上限約在10-50um之間(以深寬比1:1為標準)， 甚至可以更細，且表面平整度高，因此非常適合于要求高線路精準度與高平整度的覆晶 /共晶工藝使用。但是使用電鍍技術一方面會造成環境的污染，另一方面通過電鍍鍍上的 銅膜與陶瓷基板的結合力不是很強，且電鍍過程中會產生微氣孔或孔洞。