[发明专利]敷铜型陶瓷散热基片的制造工艺

摘要

本发明是一种半导体温差电制冷器用的敷铜型陶瓷散热基片的制造工艺。它是用机械加工方法先将铜箔按所需图形加工好，然后用粘结剂和模具将其固定在陶瓷基片上，放入链式数控氮气炉中烧结而成。本发明的优点铜箔与陶瓷之间界面薄，热阻低，铜箔导电率高，损耗低；图形边缘整齐，工艺简单且成本低，无污染，便于规模化生产。

主权项

1、一种敷铜型陶瓷散热基片的制造工艺，其特征在于用机械加工方法先将铜箔按所需图形加工好，然后粘结剂和模具将其固定在基片上，放入链式数控氮气炉中烧结而成，具体步骤如下：(1)铜箔机械加工，按设计的图形，用机械加工方法制作铜箔；(2)铜箔活化处理将经金属去污剂洗净(去除铜箔表面油污及杂质)的上述铜箔放入分析纯盐酸(HCl)溶液中清洗，至PH值呈中性，即为6.5-7.5，然后用工业酒精对铜箔进行脱水处理，烘干；(3)装贴将铜箔放入用激光设备按图形要求加工的模具中，再放入印刷有粘结剂的陶瓷基片，将铜箔装贴于陶瓷基片上。(4)烧结把装贴好铜箔的陶瓷基片放在专用烧结架上，置于链式数控氮气烧结炉中进行烧结。本步骤中，烧结时间一般可控制在140-170分钟，其温度控制为：在40-50分钟内，烧结温度从室温升至1065℃±5℃，最好为1065℃±2℃，保温5-10分钟，然后再降至室温。本步骤中，烧结炉内的高纯氮气中含有少量氧气(约0.3％左右)，加热阶段，铜箔与气体中的氧发生反应，其中少部分氧溶解在铜中，大部分氧经反应生成Cu2O，当达到最高温度时，在铜箔与陶瓷基片界面形成液态Cu-O共晶薄层，这层共晶混合物浸润氧化铝陶瓷基片表面，冷却后铜箔与陶瓷基片之间通过Cu2O-Cu结晶相高强度地直接焊接在一起。(5)化学镀镍即用化学沉积镀的方法在烧结铜箔表面镀上一层镍，厚度一般为1-8μm。镀镍的作用在于增加产品的可焊性，另外，由于在制作半导体温差电制器时，须用270-350℃的焊料焊接元件，而铜原子在高温下易向元件中扩散，从而影响元件的制冷性能，所以镍层还起到将铜原子与制冷元件隔离的作用。