[发明专利]一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法

说明书

本发明提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法，属于陶瓷基板技术领域。本发明提供的装置利用考夫曼离子源设备实现陶瓷基板表面微还原，利用高能离子束设备实现金属元素注入，使陶瓷基体与注入金属原子形成陶瓷‑金属混合层，同时利用低能离子束设备形成过渡层，所述陶瓷‑金属混合层与陶瓷基底层及过渡层的结合力好，从而提高陶瓷基板与后续高脉冲低能离子束设备沉积形成的铜膜层的结合力，增强铜膜层的抗剥离强度。本发明提供的装置能够解决传统覆铜技术无法同时满足陶瓷基覆铜板的高致密超薄覆铜层、高剥离强度以及低界面粗糙度的问题，满足高频要求的陶瓷基覆铜板。

技术领域

本发明涉及陶瓷电路板技术领域，尤其涉及一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法。

背景技术

氧化铝陶瓷电路板的传统制备方法是在陶瓷板上印刷导电涂层，然后采用烧结工艺将铜箔在高温下直接键合到氧化铝陶瓷基片表面(单面或双面)。此外，现有方法还采用物理气相沉积的方式进行覆铜层的制备，常见的有磁控溅射法、多弧离子镀以及电子束蒸发等方式。然而，通过烧结法制备的覆铜层界面粗糙度较高，且铜层厚度越薄成本越高，并且成品率越低。而磁控溅射及电子束蒸发方式离子能量低，因此与陶瓷基板有较弱的结合力。虽然多弧离子镀具有较高的能量，但其引出的等离子体具有很多较大的颗粒，形成的涂层致密性差，粗糙度高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备陶瓷基覆铜板的装置及方法，能够同时满足陶瓷基覆铜板的高致密超薄覆铜层、高剥离强度以及低界面粗糙度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种制备陶瓷基覆铜板的装置，包括真空室101、考夫曼气体离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105；所述考夫曼离子源设备102、高能离子束设备103、低能离子束设备104和高脉冲低能离子束设备105分别分布于所述真空室101的四个端部。

优选的，还包括工件盘106；所述工件盘106设置于所述真空室101内。

本发明提供了利用上述技术方案所述制备陶瓷基覆铜板的装置制备陶瓷基覆铜板的方法，包括以下步骤：

采用考夫曼气体离子源设备102对置于真空室101中的陶瓷基板进行表面还原，得到第一处理陶瓷基板；

采用高能离子束设备103在所述第一处理陶瓷基板表面注入金属，进行接键，得到第二处理陶瓷基板；

采用低能离子束设备104对所述第二处理陶瓷基板进行第一表面沉积，形成过渡层；

采用高脉冲低能离子束设备105在所述过渡层上进行第二表面沉积，形成铜层，得到陶瓷基覆铜板。

优选的，所述表面还原的氩气流量为20～80sccm，氢气流量为0～40sccm，电压为20～40KV，束流强度为1～50mA，处理时间为20～60min。

优选的，进行所述表面还原后，所述陶瓷基板的表面粗糙度变化≤0.1μm。

优选的，所述注入金属所用金属元素包括Ti、Al、Ni、Cr或Cu。

优选的，所述接键的束流强度为10～100mA，能量为10～40keV，注入剂量为1×(10¹⁵～10¹⁷)ions/cm²。

优选的，所述过渡层的元素为Ni和/或Cr，所述第一表面沉积的起弧电流为60～150A，偏压为0～300V，占空比为20～95％，沉积厚度为10～100nm。

优选的，所述第二表面沉积的起弧电流为60～150A，偏压为0～7kV且不为0，频率为0～200Hz且不为0，沉积厚度为1～9μm。

优选的，所述陶瓷基覆铜板的表面粗糙度＜0.2μm。