[发明专利]一种功率模块金属化陶瓷基板及金属化方法

权利要求书

1.一种功率模块金属化陶瓷基板，其特征在于：包括：陶瓷基板和陶瓷基板上的复合金属涂层，复合金属涂层从陶瓷基板开始依次为第一金属层和位于外层的第二金属层；其中：第一金属层选自高导热、高导电金属材料铜或银，与陶瓷基板表面无过渡层为扩散结合，或扩散结合与化学键混合的结合方式结合；第二金属层，为具有大功率或超大功率载流能力以及高导热能力的金属材料选自铜、银、铜合金或银合金层，其与第一金属层之间为化学键结合。

2.按照权利要求1所述的功率模块金属化陶瓷基板，其特征在于：第一金属层的厚度为0.1-5微米。

3.按照权利要求1所述的功率模块金属化陶瓷基板，其特征在于：第二金属层的厚度为50-1000微米。

4.按照权利要求1所述的功率模块金属化陶瓷基板，其特征在于：所述的复合金属涂层还可包括最外层的第三金属层，材料选自抗氧化能力强和可焊接性高的金属材料银、金、锡或镍，厚度为0.1-5微米，第三金属层与第二金属层之间为化学键结合、扩散结合或扩散结合与化学键混合的结合方式。

5.按照权利要求1所述的功率模块金属化陶瓷基板，其特征在于：陶瓷基板为氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料或碳化物陶瓷材料。

6.一种功率模块陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于，包括如下的步骤：

（1）清洗：超声清洗陶瓷基板，超声清洗前可对其进行单面或双面抛光处理或表面化学粗化处理；

（2）采用磁控溅射或电弧离子镀在功率模块陶瓷基板表面沉积第一金属层；

（3）采用化学镀或电镀技术在第一金属层上沉积第二金属层。

7.按照权利要求6所述的功率模块陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于：步骤（2）中采用磁控溅射或电弧离子镀沉积第一金属层的工艺为，靶材材料选用铜或银；单面金属化时，陶瓷基板正对靶材固定放置；双面金属化时，陶瓷基板正对靶材旋转；真空室抽真空至3×10^-4-8×10^-2Pa后，将真空室内的陶瓷基板加热至20-400℃，然后对其表面进行辉光清洗5-30分钟，辉光清洗时，真空室内氩气压强控制在0.2-5Pa，电源电压控制在-200～-800V；采用电弧离子镀时，还需要进行弧光清洗3-20分钟，弧光清洗时，真空室内氩气压强控制在0.2-3Pa，电源电压控制在-400～-1200V；沉积时，真空室内氩气压强控制在0.1-1Pa，沉积的金属铜或银的厚度为0.1-5微米。

8.按照权利要求6所述的功率模块陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于：步骤（3）中第二金属层的厚度为50-1000微米，材料选自铜、银、铜合金或银合金。

9.按照权利要求6所述的功率模块陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于：

还包括采用磁控溅射或电弧离子镀技术在第二层金属层上沉积第三金属层，或者采用化学镀或电镀的方法沉积第三金属层的步骤，采用磁控溅射或电弧离子镀技术的具体工艺为，靶材选自银、金或镍，真空室抽真空至3×10^-4-8×10^-2Pa后，将真空室内的待镀件加热至20-400℃，然后对其表面进行辉光清洗2-10分钟，电源电压控制在-200～-800V；沉积金属层时，真空室内氩气压强控制在0.1-1Pa，沉积层的厚度为0.1-5微米。

10.按照权利要求9所述的功率模块陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于：采用化学镀或电镀的方法沉积锡或镍层作为第三金属层，沉积层的厚度为2-5微米。