[发明专利]陶瓷金属化基板与其的制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷金属化基板与其的制备方法。本发明的陶瓷金属化基板的制备方法包括：通过混合铜粉与金属氧化物来制备铜浆糊的工序；在陶瓷基板的上部面涂敷铜浆糊的工序；以及通过烧结铜浆糊来在陶瓷基板的上部面形成铜金属化层的工序。通过本发明，可在陶瓷基板上形成致密、接合强度高、杂质少、薄的铜金属化层。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属化基板与其的制备方法，更详细地，涉及通过包含金属氧化物的铜粉形成铜金属化层的陶瓷金属化基板与其的制备方法。

背景技术

陶瓷为对非金属固体进行加热后冷却其来制成的一种无机化合物。通常，陶瓷材料不仅不导电，而且耐高温，因此用于电子材料及精密机械材料等多种用途。

陶瓷材料中的氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si₃N₄)等不仅具有高热传导率，而且在高温条件下，具有优秀的材料稳定性。因此，在如发光二极管(LED，LightEmitting Diode)或功率半导体的产生大量热量的部件用于有效释放热量并提高耐久性。

为了将陶瓷用作电子部件的基板，通过在一面或两面接合铜等金属性导电体的形态制备陶瓷基板，可利用丝网印刷或光刻等以预定的图案形成铜配线。

另一方面，通过在非金属的陶瓷基板附着作为金属的铜层来使其具有粘结力是不容易的。因此，正在开发用于制备在陶瓷表面形成金属化层的陶瓷金属化(metalizing)基板的多种工序。

直接接合法(DBC，Direct Bonded Copper)为通过铜(Cu)金属氧化物与氧化铝的共晶反应向氧化铝直接接合铜板的方法。首先在高温条件下执行在表面形成氧化层(Al₂O₃)的工序后，可适用氮化铝(AIN)等的氮化物类陶瓷。

直接接合法需要在高温条件下对铜板进行氧化来在表面形成氧化铜层。因此，为了在陶瓷基板接合铜板，需要控制氧分压的还原气氛的高温炉。并且，需要在铜板上形成均匀的氧化层，由于板型材料的特性，若氧化层过于薄，则在进行工序时受限。因此，直接接合法并不适用于制备100μm以下铜层，通常用于制备约100μm以上的铜层。

韩国公开专利公报第10-2014-0026632号(金属氧化物类陶瓷电路基板的制备方法以及金属氧化物类陶瓷电路基板)公开了如下的方法：通过在金属氧化物类陶瓷基板上配置铜板来形成层叠体，通过对其进行加热来将金属氧化物类陶瓷基板与铜板接合为一体。

钎焊法为通过在陶瓷与铜之间放入钎料合金并在高温条件下进行热处理的方法。在高温条件下进行热处理的期间，包含在钎料合金内的少量的钛(Ti)、锆(Zr)等通过与氮化铝产生反应来形成中间层，该中间层可增加表面的接合力。

在使用银(Ag)铜钛类钎料合金的情况下，具有如下缺点，即，需要将包含高价的银及钛的浆糊(paste)用作接合剂，并在真空气氛中进行接合，当制备图案时，需要进一步去除银/钛(Ag/Ti)，因此增加装置费用及工序费用。而且，使用钛可提高熔融的钎材料与陶瓷基板的湿润性，相反，在接合表面形成与钛产生反应的反应物(二氧化钛(TiO₂)、氮化钛(TiN)等)，这种反应物坚硬且易碎，因此，当处于冷/热循环负荷时，陶瓷基板具有产生龟裂的隐患。

直接电镀法(DPC，Direct Plating Copper)利用溅射(sputter)装置在陶瓷基板形成金属化中间层(晶种，通常为钛)，通过无电镀、印刷方法等追加形成金属化层后，通过电镀形成所要厚度的铜层。因此，具有昂贵的原材料费用、高价的溅射装置、批量(batch)生产引起的生产性降低等问题。

浆糊法为通过混合铜粉与无机物来以粉或浆糊形态涂敷规定厚度后，在高温氧化/还原气氛中通过烧结形成金属化层的方法。这种方法为了形成铜金属化层而混合无机物来使用，但无机物作为杂质降低铜的纯度，因此具有降低电特性和热特性的问题。