[发明专利]一种在氮化铝陶瓷表面敷铜或敷铜合金的方法

说明书

本申请公开了一种在氮化铝陶瓷表面敷铜或敷铜合金的方法，选用金属铜或铜合金粉体，通过大气等离子喷涂技术将金属铜或铜合金粉体在熔融状态下喷涂在覆盖有特定图案掩模版的氮化铝陶瓷基板表面，调整诸多工艺参数和等离子体喷枪结构制备出铜或铜合金与氮化铝陶瓷界面结合强度高、电导率高的氮化铝陶瓷敷铜基板。本申请直接将金属铜或铜合金粉末喷涂在高导热氮化铝陶瓷基板上得到铜陶瓷基板或者将铜或铜合金粉末喷涂在覆盖有电路图案的掩膜的高导热氮化铝陶瓷基板上，得到不同图案且线宽精度高的敷铜电路陶瓷基板，是一种新的敷铜或铜合金氮化铝陶瓷基板及制备方法，该方法简单，可以实现快速、大面积制备，降低成本，具有广阔的应用前景。

技术领域

本文涉及但不限于涉及氮化铝陶瓷基板技术，尤指涉及但不限于一种利用大气等离子喷涂技术制备敷铜及铜合金氮化铝陶瓷电路板及氮化铝陶瓷金属化方法。

背景技术

氮化铝基板材料因其高的绝缘性、高的化学稳定性、高的热导率及与多种半导体器件材料相匹配的热膨胀系数等优点，在大功率电子器件及LED的高导热电路基板及器件封装领域具有广泛的应用前景。然而在现实生产中，陶瓷基板敷铜或铜合金工艺是制约其应用前景的一个重要因素。

现阶段主流的经过高温氧化后的氮化铝基板的金属化技术是直接覆铜法(DBC)，和溅射薄膜法(DPC)。溅射薄膜法需要在氮化铝上先溅射一层金属Ti或Zr,再在上镀上金属铜。溅射薄膜法设备投资大，制作困难，难以形成工业化规模。直接敷铜法(DBC)是在铜与陶瓷基板间引入适量的氧元素，在1065℃-1083℃的高温下烧结，利用铜的含氧共晶液将铜层敷接至陶瓷基板表面。但这种方法对温度的控制极其严格，且后续还需要对覆铜层进行加工处理，复杂的加工工艺限制了敷铜或铜合金陶瓷电路基板及陶瓷金属化的应用。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。

本申请旨在取代传统的高导热氮化铝陶瓷铜金属化和敷铜及电路刻蚀工艺。

本申请提供了一种采用的大气等离子喷涂工艺进行高导热氮化铝陶瓷金属化、高导热氮化铝陶瓷基板敷铜、以及直接制备铜或铜合金电路高导热氮化铝陶瓷基板。其制备效率高、原料利用率高、价格便宜、操作工艺简单方便、速度快，被喷涂的零件的尺寸范围可调、且铜金属化与电路层形成可以一步完成。在高导热氮化铝陶瓷金属化和高导热敷铜陶瓷电路板基板等方面具有巨大的应用前景。

所述大气等离子喷涂技术中，喷涂过程是在大气气氛环境下进行的，通过等离子喷枪喷嘴的特殊设计，使得由载气携带的高熔点铜粉或铜合金粉体经喷嘴喷出后处于熔融状态；

本申请提供了一种大气等离子喷涂喷枪，所述喷枪包括等离子体电离腔室、电极、冷却气装置和冷却液装置；

所述等离子体电离腔室包括等离子体喷嘴、粉体送料通道、等离子气体通道；所述粉体送料通道的一端与所述等离子体电离腔室连通，所述粉体通道的另一端与粉体源连通；所述等离子气体通道的一端与所述等离子体电离腔室连通，所述等离子气体通道的另一端与等离子气体源连通；所选取金属粉加入大气等离子喷涂设备中时，采用惰性气体保护；

所述电极设置包括正极和负极，所述正极可以视为所述等离子枪的铜喷嘴内侧为正极；所述负极在所述等离子体电离腔室内部，所述负极的末端伸出所述等离子体喷嘴外；

所述冷却气装置包括冷却气喷嘴和冷却气通道，所述等离子体喷嘴外侧设置有环绕所述等离子体喷嘴的冷却气喷嘴，所述冷却气喷嘴喷出的冷却气包围所述等离子束；所述冷却气通道的一端与所述冷却气喷嘴连通，所述冷却气通道的另一端与冷却气源连通；

所述冷却液装置包括冷却管路以及冷却液通道；所述冷却管路设置在所述等离子体喷嘴与所述冷却气喷嘴之间的喷枪内；所述冷却液通道将冷却液源与所述冷却管道连通，并将冷却管道中的冷却液排出所述喷枪；

所述粉体为铜或铜合金。