[发明专利]铜-陶瓷基板的制备方法

说明书

本发明提供了一种铜‑陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：将纳米铜粉、纳米二氧化硅与有机溶剂混合，得到纳米铜膏；将所述纳米铜膏涂覆于陶瓷基板表面，再进行烧结，最后依次进行光刻、显影、电镀和蚀刻，得到铜‑陶瓷基板。本申请制备铜‑陶瓷基板的过程中，由于纳米铜粉、纳米二氧化硅的纳米尺寸效应与其中的纳米SiO₂可与陶瓷基板中的三氧化二铝、氮化铝反应，从而可在较低的烧结温度下实现铜‑陶瓷间的高强度键合。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，尤其涉及铜-陶瓷基板的制备方法。

背景技术

对于电力电子封装而言，陶瓷基板由于具有的高热导率，使热量从芯片导出，实现与外界的电互连与热交换，同时还兼具布线(点互连)和机械支撑的功能。目前常用的散热基板主要包括LTCC、HTCC、DBC以及DPC陶瓷基板等。LTCC和HTCC基板内部金属线路层采用丝网印刷工艺制成，易产生线路粗糙、对位不精准、收缩比例问题，在高导热、高功率密度、高压以及大电流环境下的应用受限。

DBC基板各项性能良好，适用于高耐压大功率。然而，陶瓷基板裸片与金属材料的反应能力低、润湿性差，因此陶瓷基板与铜片之间易产生气孔最终使得结合强度降低；加之金属化工艺复杂，烧结温度相对较高(烧结温度大约为1065℃)，成本一直难以得到有效控制，目前只能应用于有特殊需求的领域。DPC基板是利用薄膜技术完成线路及图形的种子层，再用电化学沉积的方式加厚线路及图形，进而完成整个基板的金属化。但目前DPC基板需要克服的问题是种子层与陶瓷基板反应能力低，易产生气孔使得结合强度降低。

申请号201110310121.2的中国专利公开了低温烧结制备金属化陶瓷基板的方法，其是先在陶瓷基板表面镀一层金属层，然后通过丝网印刷工艺，将纳米金属膏印刷在陶瓷基板表面形成金属膏层，最后在一定的温度和气氛环境下烧结。该方法同样存在DPC基板种子层与陶瓷基板结合强度不足的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铜-陶瓷基板的制备方法，本申请提供的铜-陶瓷基板的制备方法，可在较低的温度下实现铜-陶瓷间的高强度键合。

有鉴于此，本申请提供了一种铜-陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：

将纳米铜粉、纳米二氧化硅与有机溶剂混合，得到纳米铜膏；

将所述纳米铜膏涂覆于陶瓷基板表面，再进行烧结，最后依次进行光刻、显影、电镀和蚀刻，得到铜-陶瓷基板。

优选的，所述纳米铜粉的粒径为1～100nm，所述纳米二氧化硅的粒径为1～100nm。

优选的，所述纳米铜粉的粒径为5～50nm，所述纳米二氧化硅的粒径为5～30nm。

优选的，所述纳米铜膏涂覆于陶瓷基板表面形成的纳米铜膏层的厚度为0.05～0.5mm。

优选的，所述纳米铜膏中纳米铜粉的含量为70wt％～85wt％，纳米二氧化硅的含量为1wt％～5wt％。

优选的，所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、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种或多种。

优选的，所述陶瓷基板的材质为氧化铝、氮化铝、氧化铍或碳化硅。

优选的，所述烧结在氮气的保护气氛下进行，所述烧结的温度为200～450℃，时间为30～90min。