[发明专利]一种氮化铝陶瓷基板表面覆铜方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝陶瓷基板表面覆铜方法，包括以下步骤：步骤一：将氮化铝陶瓷片放置在水溶液中进行水解，然后通过热处理，使得氮化铝表面水解产物分解成为Al₂O₃陶瓷层；步骤二：将预氧化的Cu与预处理的氮化铝表面相对贴合，在低于Cu熔点温度下烧结，生成表面覆铜的氮化铝陶瓷基板。本发明通过水解和热处理手段在氮化铝表面形成Al₂O₃陶瓷层，水解产物分解形成的Al₂O₃陶瓷层晶型、厚度可控，有利于后续覆铜烧结。

技术领域

本发明涉及一种氮化铝陶瓷基板表面覆铜方法，尤其涉及一种温和条件下可控制备表面Al₂O₃为氮化铝表面覆铜方法。

背景技术

随着电子器件的日益小型化和多功能化，大规模、超大规模集成电路的集成度越来越高，器件结构越来越复杂，功率密度也越来越高，因此散热是电子封装中的关键步骤之一。覆铜陶瓷基板是功率模块封装中连接芯片和散热衬底的关键材料，已广泛用于混合动力模块、激光二极管和聚焦型光伏封装，在高频应用方面也体现出巨大的应用价值。Al₂O₃作为性价比最高的陶瓷基板，主要用于中低功率范围；而氮化铝电子封装基板具有高导热性，广泛应用于大功率电力电子器件。

氮化铝陶瓷基板表面覆铜是基于Al₂O₃表面直接覆铜(DCB)方法。在于铜封接之前，一般需要将氮化铝陶瓷基板在高温下(1200℃)的空气气氛中氧化，以期在表面形成结构均匀且附着牢固的Al₂O₃层，高温氧化工艺本身比较简单，但是能耗高、周期长。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种氮化铝陶瓷基板表面覆铜方法，解决现有高温氧化工艺能耗高、周期长的问题。

技术方案：本发明所述的氮化铝陶瓷基板表面覆铜方法，包括以下步骤：

步骤一：将氮化铝陶瓷片放置在水溶液中进行水解，然后通过热处理，使得氮化铝表面水解产物分解成为Al₂O₃陶瓷层；步骤二：将预氧化的Cu与预处理的氮化铝表面相对贴合，在低于Cu熔点温度下烧结，生成表面覆铜的氮化铝陶瓷基板。

进一步的，所述步骤一中，氮化铝陶瓷片为块体材料，相对密度大于97％，热导率大于150W/m·k。

进一步的，水解条件为：水溶液pH值范围为3-13，温度范围为20-200℃，水解时间为0.5-24小时。

进一步的，所述步骤一中，热处理温度为300-1200℃，热处理时间为0.5-24小时。

进一步的，所述所述步骤一中，水解产物分解生成的Al₂O₃陶瓷为γ、θ或α晶型，厚度为0.1-10μm。

进一步的，所述步骤二中，烧结温度1000-1100℃，气氛为Ar或N₂保护气氛，时间1-120分钟。

进一步的，所述步骤一中，水溶液为酸性或碱性水溶液；所述酸性水溶液为去离子水与酸的混合溶液，所述酸包括盐酸和/或硫酸和/或硝酸和/或醋酸；所述碱性水溶液为去离子水和碱性试剂的混合溶液，所述碱性试剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾和/或氨水。

进一步的，所述步骤一中，水解处理方法为：将氮化铝陶瓷基片经过超声清洗，放入装填上述水溶液的水热反应釜中，将密封的反应釜放置在恒温烘箱中，设定温度和时间，待反应结束后冷却至室温，完成水解处理，在氮化铝表面得到AlOOH或Al(OH)₃薄膜产物。