[发明专利]一种金属化陶瓷基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金属化陶瓷基板及其制备方法，所述金属化陶瓷基板按下述步骤制备：(1)制备氮化铝陶瓷基片；(2)在所述氮化铝陶瓷基片的表面形成银层；(3)在所述银层远离所述氮化铝陶瓷基片的表面形成有机层；(4)在所述有机层远离所述银层的表面形成铜浆层，以形成金属化陶瓷基板前体；(5)真空烧结所述金属化陶瓷基板前体。本发明在真空烧结的时候，真空烧结时温度比较高，银层会扩散至氮化铝陶瓷基片中，与氮化铝发生反应形成氮化银过渡层，提高了其结合力；真空烧结的过程中，由于有机层的隔绝作用，银层不会和铜浆层发生反应，阻止了银层迁移到铜浆层；本发明制备的金属化陶瓷基板的导电率高，镀覆附着性好，同时其具有优异的耐热循环性。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属化技术领域，尤其涉及一种金属化陶瓷基板的制备方法及其制备的金属化陶瓷基板。

背景技术

陶瓷材料是人们在生活、现代化工业和航天航空领域中不可缺少的材料，在实际应用中，陶瓷材料以它独特的耐高温、耐磨和抗热震性能得到了广泛的应用，目前世界各国正在大力研发陶瓷材料。但是陶瓷材料的硬脆性能使得陶瓷材料的加工性能较差，在实际应用中需要和其它材料复合才能得到应用。

陶瓷表面金属化可以使陶瓷与金属连接起来制成复合基板，结合了陶瓷材料优良的力学性能以及金属优异的导热、导电性能。金属化后的陶瓷基板的两个主要的功能是作为互联器件的电导体和将器件上的热传出去的热导体。

由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法：先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。

现有技术的陶瓷基板金属化方法有薄膜法和厚膜法，通过薄膜法制造的基板通孔密实性较差，金属层和陶瓷的结合力较低；通过厚膜法制造的基板金属层的导电率不高、镀覆的附着性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属化陶瓷基板的制备方法，金属层与陶瓷的结合力高，制得的金属化陶瓷基板的密实性好。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述制备方法制备的金属化陶瓷基板，此金属化陶瓷基板的导电率高，镀覆附着性好，耐热循环性高。

本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种金属化陶瓷基板的制备方法，按下述步骤制备：

(1)制备氮化铝陶瓷基片；

(2)在所述氮化铝陶瓷基片的表面形成银层；

(3)在所述银层远离所述氮化铝陶瓷基片的表面形成有机层；

(4)在所述有机层远离所述银层的表面形成铜浆层，以形成金属化陶瓷基板前体；

(5)真空烧结所述金属化陶瓷基板前体。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，步骤(1)中所述氮化铝陶瓷基片按下述方法制备：

将氮化铝粉料与烧结助剂混合为起始原料，以乙醇溶剂为介质，氧化铝磨球为研磨介质，聚乙烯缩丁醛为粘接剂，球磨混合4个小时，使粉末与烧结助剂及粘接剂充分混合，形成分散均匀、粘度合适的浆料，然后在流延机上流延成薄片；

将薄片放入高温炉中，并加热至500℃保温2小时排除粘接剂和有机溶剂，然后将薄片放入铺有氮化硼粉和氮化铝粉混合物的坩埚中；

通入高纯氮气，以5℃/min的升温速率升至1500℃，再以2℃/min的升温速率升至1800℃，并在1800℃保温4小时，再以6℃/min的降温速率降至1000℃，接着再以10℃/min降温至室温，即得氮化铝陶瓷基片。

优选地，所述烧结助剂是由碳酸钙和氟化钙按照1：1的重量比混合而成，其中，烧结助剂的添加量为氮化铝粉料重量的2wt％。