[发明专利]一种高导热陶瓷通用覆铜基板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热陶瓷通用覆铜基板，具体涉及陶瓷覆铜板技术领域，包括陶瓷基板、焊料片和铜箔层，所述陶瓷基板包括以下原料：氮化硅粉、氮化铝、氧化铍、烧结助剂、纳米炭黑、纳米硒、二乙基二硫代氨基甲酸锌、磷酸三乙酯和无水乙醇。本发明通过添加有纳米炭黑、二乙基二硫代氨基甲酸锌、磷酸三乙酯和纳米硒，在二乙基二硫代氨基甲酸锌和磷酸三乙酯的作用下纳米炭黑和纳米硒能够在氮化硅陶瓷基板中形成致密的点状交联结构或线网状交联结构，既能够提高陶瓷基板的导热效率，而且能够提高陶瓷基板的力学性能，纳米炭黑和纳米硒也能够填充陶瓷基板内部的缺陷，使得导热网路更好，能够有效提高陶瓷基板的导热效果。

技术领域

本发明涉及陶瓷覆铜板技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高导热陶瓷通用覆铜基板及其制备方法。

背景技术

陶瓷覆铜基板是使用DBC(DirectBondCopper)技术将铜箔直接烧结在陶瓷表面而制成的一种电子基础材料。由于陶瓷覆铜基板既具有陶瓷的高导热系数、高耐热、高电绝缘性、高机械强度、与硅芯片相近的热膨胀系数以及低介质损耗等特点，又具有无氧铜的高导电性和优异焊接性能，是当今电力电子领域功率模块封装、连接芯片与散热衬底的关键材料，广泛应用于各类电气设备及电子产品。DBC是将Al₂O₃或AlN陶瓷基板的单面或双面覆上Cu板后，经由高温1065-1085℃的环境加热，使Cu板表面因高温氧化、扩散与Al₂O₃基板产生Cu-Cu₂O共晶相，使铜板与陶瓷基板黏合，形成陶瓷基覆铜板。

现有的陶瓷覆铜基板封装材料主要有三种：氧化铝、氮化铝和氮化硅。对于新一代的大功率化和高集成化的功率电子器件来说，氧化铝因为机械强度和热导率都不高而不能胜任；氮化铝尽管热导率很高，但其机械性能不够高。而氮化硅的抗弯强度和断裂韧性等机械性能在各种结构陶瓷里非常出众，但其热导率还有待进一步提高。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种高导热陶瓷通用覆铜基板及其制备方法，本发明所要解决的问题是：如何提高陶瓷覆铜基板的导热性能和力学性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高导热陶瓷通用覆铜基板，包括陶瓷基板、焊料片和铜箔层，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉70-90份、氮化铝8-15份、氧化铍1-3份、烧结助剂4-6份、纳米炭黑2-8份、纳米硒3-8份、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.5-2.5份、磷酸三乙酯0.2-1份和无水乙醇50-120份。

在一种优选的实施方式中，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉75-85份、氮化铝10-13份、氧化铍1.5-2.5份、烧结助剂4.5-5.5份、纳米炭黑4-6份、纳米硒5-6份、二乙基二硫代氨基甲酸锌1-2份、磷酸三乙酯0.5-0.7份和无水乙醇70-100份。

在一种优选的实施方式中，所述陶瓷基板包括以下重量份的原料：氮化硅粉80份、氮化铝12份、氧化铍2份、烧结助剂5份、纳米炭黑5份、纳米硒5.5份、二乙基二硫代氨基甲酸锌2份、磷酸三乙酯0.6份和无水乙醇90份。

在一种优选的实施方式中，所述纳米硒为点状纳米硒或线状纳米硒的一种或两种混合，所述点状纳米硒的粒径为60-100nm，所述线状纳米硒的直径为50-90nm，长度为4-8um，所述焊料片为用Ag-Cu-Ti系焊料片，厚度为0.01-0.15mm，所述铜箔层为无氧铜，且所述无氧铜的纯度为99.99％，厚度为0.01-0.2mm。

在一种优选的实施方式中，所述烧结助剂为氧化镁和氧化铈的混合物，所述氧化镁与氧化铈的重量比为1：(1-3)。

本发明还提供一种高导热陶瓷通用覆铜基板的制备方法，具体制备步骤如下：