[发明专利]一种陶瓷覆铜基板及其制造方法

说明书

本发明涉及陶瓷基板金属化技术领域，具体为一种陶瓷覆铜基板及其制造方法，包括以下步骤：(1)陶瓷基板清洗；(2)陶瓷基板活化；(3)陶瓷基板真空溅镀：将经过活化处理的陶瓷基板及靶材置于真空腔体内，并将惰性气体通入该腔体中，启动靶材，溅击出的靶材原子挥发形成等离子体状态而被吸附沉积于陶瓷基板的选定区域上；(4)扩散焊接：将镀膜陶瓷基板与清洗后的铜箔待焊接部位以相对形式贴合，然后置于真空扩散炉中，对贴合后的材料施加压力。本发明可降低陶瓷覆铜基板的孔隙率，且制备过程中没有发生相变过程，没有内部应力产生，可以有效提高陶瓷覆膜基板的强度。

技术领域

本发明涉及陶瓷基板金属化技术领域，尤其涉及一种陶瓷覆铜基板及其制造方法。

背景技术

陶瓷覆铜基板是使用DBC(Direct Bond Copper)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。

目前，陶瓷基覆铜板的制造方法主要有两种：(1)直接键合铜技术(DBC)、(2) 直接镀铜技术(DPC)。

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。DBC对工艺温度的控制要求十分严苛，必须 于温度极度稳定的1065-1085℃温度范围下，才能使铜层表面熔解为共晶相，实现与陶 瓷基板的紧密结合，其制造成本高且不易解决Al₂O₃与Cu板间存在的微气孔或孔洞等 问题，影响产品的强度，进而使得产品的性能受到极大影响，同时，反应温度较高，致 使设备和工艺条件较难控制，从而使得制得的产品的性能受到影响。

比如中国专利申请200710195406.X(申请号：2007年11月27日)公开了一种陶 瓷覆铜基板的制备方法，该方法包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热，之后在惰性 气体气氛下将氮化铝陶瓷结合界面与铜箔的结合界面结合并进行共晶钎焊，其中，该方 法还包括在氧化气氛下将氮化铝陶瓷进行加热后，在氮化铝陶瓷的结合界面和/或铜箔的 结合界面上涂覆氧化亚铜。该方法加热温度为1150-1300℃，加热温度较大，不易控制， 且过高的加热温度会造成Al₂O₃与Cu板间产生的微气孔或孔洞，同时，该方法通过涂 覆的方式，会造成Cu₂O颗粒在铜箔表面分布不够均匀，排列也不够致密，造成敷接的 分散性和重复性差；其次，涂覆厚度很难控制，涂覆的Cu2O层过厚或过薄，都会降低 敷接强度；另外，涂覆的Cu₂O会造成环境的污染。

而DPC是一种把真空镀膜与电镀技术结合在一起的覆铜板制造技术，其原理是先利用真空镀膜技术在Al₂O₃或AlN陶瓷基板上沉积一层铜膜，再用电镀技术进行铜膜的 增厚。DPC的工艺温度一般低于400℃，避免了高温对于材料所造成的破坏或尺寸变异 的现象。DPC陶瓷基覆铜板具有高散热、高可靠度、高精准度及制造成本低等优点。 DPC陶瓷基覆铜板的金属线路解析度上限约在10-50um之间(以深宽比1:1为标准)， 甚至可以更细，且表面平整度高，因此非常适合于要求高线路精准度与高平整度的覆晶 /共晶工艺使用。但是使用电镀技术一方面会造成环境的污染，另一方面通过电镀镀上的 铜膜与陶瓷基板的结合力不是很强，且电镀过程中会产生微气孔或孔洞。