一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝制造技術

本發明專利技術公開一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝，該陶瓷基覆銅板，包括有一陶瓷基片，該陶瓷基片上依次設計鋁合金層、銅層、銅的加厚層，該鋁合金層附著于陶瓷基片上，該銅層附著于鋁合金層上，該銅的加厚層附著于銅層上。該陶瓷基覆銅板的制備工藝，包括基片化學清洗、基片物理處理、基片真空電鍍、電鍍加厚銅、熱處理等步驟，該鋁合金層與陶瓷基片之間具有較好的結合力，鋁合金層、銅層、銅的加厚層之間也具有較好的結合力，加上在后續工序不使用氫氟酸，使得該工藝不僅穩固可靠而且利于環保生產。

Ceramic base copper clad laminate and preparation process thereof

The invention discloses a ceramic base copper clad laminate and a preparation process of the ceramic base copper clad laminate, comprising a ceramic substrate and the ceramic substrate are designed Aluminum Alloy layer, copper layer and copper layer thickened, the Aluminum Alloy layer on the ceramic substrate, the copper layer is attached to the Aluminum Alloy the copper layer, the thickening layer attached to the copper layer. The preparation process of the ceramic base copper clad laminate, including substrate chemical cleaning, substrate physical treatment, substrate vacuum plating, electroplate copper, heat treatment and other steps, with better adhesion between the Aluminum Alloy layer and the ceramic substrate, between Aluminum Alloy layer and copper layer, the copper layer is thickened better binding force, and in the subsequent process using hydrofluoric acid, the process is not only stable and reliable and environmentally friendly production.

【技術實現步驟摘要】
一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝
本專利技術涉及電路板及其制備工藝領域技術，尤其涉及一種陶瓷基覆銅電路板及其制備方法。
技術介紹
陶瓷基覆銅板既具有陶瓷的高導熱系數、高耐熱、高電絕緣性、高機械強度、與硅芯片相近的熱膨脹系數以及低介質損耗等特點，又具有無氧銅的高導電性和優異焊接性能，是當今電力電子領域功率模塊封裝、連接芯片與散熱襯底的關鍵材料，廣泛應用于各類電氣設備及電子產品。現有技術中，多采用真空濺鍍（DPC）工藝對陶瓷進行金屬化。在真空濺鍍過程中，先濺射一層鈦層后濺射一銅層，然而在實際應用中，由于鈦金屬特別容易鈍化，而濺射鍍銅層不夠致密,在后續加工過程中藥水浸泡時，難以確保鈦層不被氧化、鈍化。因此加厚鍍銅層與鈦層之間的附著力比較難以保證，容易出現抗剝離強度達不到要求。另外，金屬鈦的導熱系數是15.24W/m·K，低于氧化鋁陶瓷的導熱系數24-28W/m·K，更低于鋁的導熱系數237W/m·K，這在一定程度上成為導熱系數提高的瓶頸因素。最為嚴重的是，在陶瓷基覆銅板形成圖形后，去除鈦層要用氫氟酸，對環境保護增加很大的壓力。DPC工藝中鈦與陶瓷結合主要是依靠固態置換反應使鈦層和陶瓷基片連接在一起。鋁這種活性金屬，其反應吉布斯自由能為負值，反應容易實現，其抗剝離強更好，再且金屬鋁的導熱系數是237W/m·K，遠遠高于金屬鈦，影響不到陶瓷的導熱率。更為樂觀的是去除鋁不需要使劇毒的氫氟酸，免除了制造企業的環保風險。因此，真空濺鍍鋁的覆銅工藝，是陶瓷覆銅行業未來研究開發的方向。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提出了一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝，所制得的覆銅基板具有優良的結合力且利于環保生產。為實現上述目的，本專利技術采用如下之技術方案：一種陶瓷基覆銅板，包括陶瓷基片，所述陶瓷基片上依次設置有鋁合金層、銅層、銅的加厚層，所述鋁合金層附著于陶瓷基片上，所述銅層附著于鋁合金層上，所述銅的加厚層附著于銅層上。作為一種優選方案，所述陶瓷基片為氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、氮化硅陶瓷、玻璃陶瓷或藍寶石陶瓷。作為一種優選方案，所述鋁合金為鋁銅合金、鋁錳合金、鋁鎂合金、鋁鈦合金、鋁硼合金、鋁硅合金或鋁鎳合金。作為一種優選方案，所述的鋁合金層的厚度大于5納米，所述銅層的厚度大于5納米。作為一種優選方案，所述銅的加厚層是真空鍍銅后的電鍍銅加厚層。一種陶瓷基覆銅板的制備工藝，包括以下工藝過程：（1）所述陶瓷基片的化學清洗：對陶瓷基片進行脫脂除油，然后清洗烘干，去除陶瓷基片表面的雜質和污漬；（2）所述陶瓷基片的物理處理：對化學清洗后的陶瓷基片表面進行物理處理；（3）所述陶瓷基片的真空電鍍：以真空電鍍方式在物理處理后的陶瓷基片表面依序濺射一鋁合金層、一銅層，所述鋁合金層的大于5納米，所述銅層的厚度大于5納米；（4）電鍍所述銅的加厚層：在真空電鍍的銅層基礎上，進一步以電鍍所述銅的加厚層，（5）熱處理，完成所述陶瓷基片的覆銅：對加厚完銅的陶瓷基片真空中溫烘烤處理，以增加鋁合金層與所述陶瓷基片的結合力。作為一種優選方案，所述陶瓷基片的化學清洗采用酸性除油劑或堿性除油劑清洗。作為一種優選方案，所述陶瓷基片的物理處理為等離子處理、表面拉絲、表面噴砂或表面機械磨刷。作為一種優選方案，所述陶瓷基片的真空電鍍為：真空電鍍時真空度小于0.5Pa，加速電壓5～500V,工藝溫度為常溫～200℃。作為一種優選方案，電鍍所述銅的加厚層的采用硫酸鹽鍍銅、焦磷酸鹽鍍銅或化學鍍銅。作為一種優選方案，所述熱處理的條件為100-400度，烘烤10-200分鐘。本專利技術與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知：通過在陶瓷基片上依次設計有鋁合金層、銅層，加上加厚鍍銅后的熱處理，得到金屬層與陶瓷基片的結合更加穩固可靠，特別是未使用污染環境的氫氟酸，有利于綠色生產。附圖說明圖1是本專利技術之較佳實施例的工藝流程圖；圖2是本專利技術之較佳實施例的氧化鋁陶瓷基覆銅板鋁鈦合金工藝截面圖；圖3是本專利技術之較佳實施例的氧化鋁陶瓷基覆銅板鋁銅合金工藝截面圖。附圖標識說明：20、氧化鋁陶瓷基片21、鋁鈦合金層22、銅層23、銅的加厚層30鋁銅合金層具體實施方式為使本專利技術采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本專利技術，而非對本專利技術的限定。另外還需說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本專利技術相關的部分而非全部內容。實施例1：請參照圖2所示，其顯示出了本專利技術之較佳實施例的具體結構：一種陶瓷基覆銅板，包括有一氧化鋁陶瓷基片20，該氧化鋁陶瓷基片20上依次設計鋁鈦合金層21、銅層22、銅的加厚層23，該鋁鈦合金層21附著于氧化鋁陶瓷基片20上，該銅層22附著于鋁鈦合金層21上，該銅的加厚層23附著于銅層22上；所述鋁鈦合金層21的厚度為300納米，所述銅層22的厚度為300納米。如圖1所示，一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝，包括以下步驟：（1）陶瓷基片的化學清洗：對氧化陶瓷基片20進行堿性脫脂除油，然后清洗烘干，去除陶瓷基片表面的雜質和污漬；（2）陶瓷基片的物理處理：對清洗后的氧化陶瓷基片20表面進行等離子處理；（3）陶瓷基片的真空電鍍：以真空電鍍方式在物理處理后的氧化陶瓷基片20表面依序濺射一鋁鈦合金層21、一銅層22，鋁鈦合金層21的厚度為300納米，所述銅層22的厚度為300納米；（4）電鍍銅的加厚層：在真空電鍍的銅層22以硫酸銅鍍銅液電鍍得到銅加厚層23，銅層厚度為35-40微米；（5）熱處理，完成陶瓷基片的覆銅：對加厚完銅的陶瓷基片進行250度烘烤處理60分鐘，以增加鋁鈦合金層與陶瓷基片的結合力。實施例2：請參照圖3所示，其顯示出了本專利技術之較佳實施例的具體結構：一種陶瓷基覆銅板，包括有一氧化鋁陶瓷基片20，該氧化鋁陶瓷基片20上依次設計鋁銅合金層30、銅層22、銅的加厚層23，該鋁銅合金層30附著于氧化鋁陶瓷基片20上，該銅層22附著于鋁銅合金層30上，該銅的加厚層23附著于銅層22上；所述鋁銅合金層30的厚度為200納米，所述銅層22的厚度為300納米。如圖1所示，一種陶瓷基覆銅板及其制備工藝，包括以下步驟：（1）陶瓷基片的化學清洗：對氧化鋁陶瓷基片20進行酸性脫脂除油，然后清洗烘干，去除氧化鋁陶瓷基片20表面的雜質和污漬；（2）陶瓷基片的物理處理：對清洗后的氧化鋁陶瓷基片20表面進行拉絲處理；（3）陶瓷基片的真空電鍍：以真空電鍍方式在活化后的氧化鋁陶瓷基片20表面依序濺射一鋁銅合金層30、一銅層22，鋁銅合金層30的厚度為200納米，所述銅層22的厚度為300納米；（4）電鍍銅的加厚層：在真空電鍍的銅層22以焦磷酸銅鍍銅液電鍍得到銅的加厚層23，銅層厚度為60-70微米；（5）熱處理，完成陶瓷基片的覆銅：對加厚完銅的氧化鋁陶瓷基片進行200度烘烤處理1.5小時，以增加鋁銅合金層30與陶瓷基片的結合力。導熱系數的測試方法及條件：采用ASTM-D5470對所制得的氧化鋁陶瓷覆銅基板與與氮化鋁基覆銅基板進行測試。附著力測試方法及條件：采用ICP-TM-6502.4.8對所制得的氧化鋁陶瓷覆銅基板進行測試。以導熱系數為26W/m?K的96%1.0mm氧化鋁陶瓷基板，氧化鋁陶瓷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：包括陶瓷基片，所述陶瓷基片上依次設置有鋁合金層、銅層、銅的加厚層，所述鋁合金層附著于陶瓷基片上，所述銅層附著于鋁合金層上，所述銅的加厚層附著于銅層上。

【技術特征摘要】
1.一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：包括陶瓷基片，所述陶瓷基片上依次設置有鋁合金層、銅層、銅的加厚層，所述鋁合金層附著于陶瓷基片上，所述銅層附著于鋁合金層上，所述銅的加厚層附著于銅層上。2.根據權利要求1所述的一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：所述陶瓷基片為氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷、玻璃陶瓷或藍寶石陶瓷。3.根據權利要求2所述的一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：所述鋁合金為鋁銅合金、鋁錳合金、鋁鎂合金、鋁鈦合金、鋁硼合金、鋁硅合金或鋁鎳合金。4.根據權利要求3所述的一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：所述鋁合金層厚度大于5納米，所述銅層的厚度大于5納米。5.根據權利要求3所述的一種陶瓷基覆銅板，其特征在于：所述銅的加厚層是真空鍍銅后的電鍍銅加厚層。6.如權利要求1-6項任一項所述的陶瓷基覆銅板的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：（1）所述陶瓷基片的化學清洗：對陶瓷基片進行脫脂除油，然后清洗烘干，去除陶瓷基片表面的雜質和污漬；（2）所述陶瓷基片的物理處理：對化學清洗后的陶瓷基片表面進行物理處理；（3）所述陶瓷基片的真空電鍍：以真空電鍍方式在物...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何忠亮，丁華，葉文，
申請(專利權)人：深圳市環基實業有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44