專利名稱：一種陶瓷覆銅基板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷金屬化領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷覆銅基板及其制備方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體模塊的發(fā)展過(guò)程中，隨著集成化程度的提高和體積的減小，單位散熱面積上的功耗增加，散熱成為半導(dǎo)體模塊制造中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題；同時(shí)，由于可靠性及環(huán)境保護(hù)的倍受關(guān)注，業(yè)界對(duì)半導(dǎo)體模塊的電路基板材料普遍提出了高熱導(dǎo)率、高可靠性、低環(huán)境污染等性能要求。傳統(tǒng)使用的BeO電路基板材料在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒粉塵，對(duì)操作環(huán)境要求苛刻；而SiC電路基板材料的介電常數(shù)較大、高頻損耗大、可靠性低。為了克服傳統(tǒng)電路基板的上述缺陷，本領(lǐng)域的技術(shù)人員研制出Al2O3和AlN陶瓷覆銅基板，Al2O3和AlN陶瓷覆銅基板具有熱導(dǎo)率高、介電常數(shù)小、并且制作工藝簡(jiǎn)單，無(wú)有害物質(zhì)排放等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。目前，Al2O3和AlN陶瓷覆銅基板的制備方法通常為直接覆銅法(DBC法)，DBC 法的基本要點(diǎn)是在弱氧化氣氛下，敷接到陶瓷基片表面的銅箔表面形成一層銅氧共晶液相(Cu-Cu2O共晶液相)，該液相能夠良好的潤(rùn)濕互相接觸的銅箔和陶瓷基片表面，并形成 CuAlO2等界面產(chǎn)物，使得銅箔和陶瓷基片牢固的結(jié)合在一起。通過(guò)DBC生產(chǎn)的陶瓷覆銅基板熱膨脹系數(shù)小、與Si半導(dǎo)體的熱匹配性能好，省去了芯片焊接的熱過(guò)渡層，可以直接將芯片焊接到基板金屬電路上，進(jìn)一步降低熱阻，提高電路可靠性，主要應(yīng)用于航空航天、電動(dòng)汽車(chē)、儀器設(shè)備、家用電器等大功率電力電子模塊中。然而，直接覆銅法要實(shí)現(xiàn)銅箔和陶瓷基片的可靠敷接，必須在二者之間形成一層銅氧共晶液相，這就需要在銅箔和陶瓷基片之間引入氧。目前常見(jiàn)的直接覆銅法通過(guò)將銅箔和Al2O3 (或AlN)陶瓷基片直接置于弱氧化氣氛下，在適當(dāng)?shù)难醴謮汉鸵欢囟认轮苯臃蠼?，然而，這種方法僅適用于較小的銅箔，氧能擴(kuò)散到整個(gè)結(jié)合界面形成共晶液相，當(dāng)銅箔較大時(shí)，氧就不容易擴(kuò)散到整個(gè)結(jié)合界面，從而使銅箔不能整體敷接到陶瓷片上，同時(shí)氧也會(huì)和銅箔另一側(cè)的非結(jié)合面(形成電路側(cè)的銅面)發(fā)生反應(yīng)，造成銅箔融化。為了改善上述缺點(diǎn)，現(xiàn)有的一些文獻(xiàn)披露可將銅箔預(yù)氧化，已知的方法是在高溫環(huán)境中，將銅箔與氧進(jìn)行反應(yīng)，生成一層很薄(大約幾個(gè)微米)的氧化層，這種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)銅箔和Al2O3 (或AlN)陶瓷基片的敷接，但是，采用這種方法對(duì)氧氣氣氛的控制難度很大，并且很難得到足夠的Cu2O,形成的氧化層往往是CuO和Cu2O的混合物，在DBC過(guò)程中，CuO在高溫下會(huì)分解放出氧氣，形成微小氣孔，影響敷接強(qiáng)度；其次，高溫氧化銅箔很難實(shí)現(xiàn)單面氧化，在銅箔的另一側(cè)的非結(jié)合面也會(huì)形成不同程度的氧化層，影響銅箔的導(dǎo)電性能，降低其表面的鍍鎳性能以及芯片焊接強(qiáng)度，需要進(jìn)一步的還原處理，從而增加了工序的復(fù)雜性，同時(shí)，銅箔經(jīng)過(guò)一次高溫處理晶粒會(huì)長(zhǎng)大，使后期芯片的焊接性能進(jìn)一步下降。中國(guó)公開(kāi)號(hào)為CN101445386A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種陶瓷覆銅基板的制備方法將Cu2O粉溶解于有機(jī)溶液中并涂覆于銅箔表面，從而在銅層表面形成氧化亞銅層，但是采用這種制備方法得到的Cu2O粉末的顆粒大(為微米量級(jí))，涂覆后的Cu2O顆粒在銅箔表面分布不夠均勻，排列也不夠致密，造成敷接的分散性和重復(fù)性差；其次，涂覆厚度很難控制，涂覆的Cu2O層過(guò)厚或過(guò)薄，都會(huì)降低敷接強(qiáng)度；另外，由于有機(jī)溶劑具有還原性，在高溫下?lián)]發(fā)出的有機(jī)物會(huì)將Cu2O還原為銅，導(dǎo)致銅氧共晶液相不能形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷覆銅基板的制備方法難以實(shí)現(xiàn)銅箔與陶瓷基片的良好敷接的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種陶瓷覆銅基板的制備方法，該方法包括下述步驟Si、對(duì)銅箔進(jìn)行前處理，所述銅箔的一側(cè)面為用于與陶瓷基片相敷接的結(jié)合面，另一側(cè)面為非結(jié)合面；S2、在銅箔的非結(jié)合面上形成有機(jī)保護(hù)層；S3、對(duì)銅箔進(jìn)行電化學(xué)沉積處理，在Cu2+電解質(zhì)溶液中于其結(jié)合面上形成氧化亞銅層；S4、除去銅箔的非結(jié)合面上的有機(jī)保護(hù)層；S5、將銅箔具有氧化亞銅層的結(jié)合面與經(jīng)過(guò)預(yù)處理的陶瓷基片相疊合并進(jìn)行敷接，制得陶瓷覆銅基板。優(yōu)選地，所述電解質(zhì)溶液含有0. 01 0. 04mol/L的(CH3COO)2Cu和0. 05 0. 2mol/ L 的 CH3COONa15優(yōu)選地，所述電解質(zhì)溶液的PH值為5. 2 6. 0，采用NH3或HCl溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述S3步驟，包括S31、配制電解質(zhì)溶液；S32、恒電壓電化學(xué)沉積將經(jīng)過(guò)步驟S2處理的銅箔與電源陰極相連接，將另一塊尺寸相當(dāng)?shù)你~箔與電源陽(yáng)極相連接，電解質(zhì)溶液的溫度為50 65°C，調(diào)節(jié)電解電壓為0. 24 0. 5V進(jìn)行恒電壓電化學(xué)沉積，沉積時(shí)間為30-90min，在銅箔的結(jié)合面上形成厚度可控的氧化亞銅層。優(yōu)選地，所述陶瓷基片為Al2O3陶瓷基片或者AlN陶瓷基片；對(duì)Al2O3陶瓷基片的預(yù)處理為將Al2O3陶瓷基片清洗并干燥；對(duì)AlN陶瓷基片的預(yù)處理為將AlN陶瓷基片置于空氣中，在1100 1350°C的高溫下，氧化10 80min，在其表面形成Al2O3層。優(yōu)選地，所述敷接的條件為在惰性氣體保護(hù)下，在1065 1083°C的溫度范圍內(nèi)保溫2 30min，然后以5°C /min降溫到900°C，之后冷卻到室溫。優(yōu)選地，所述Sl步驟，包括S11、除油將銅箔放入 3%的堿性溶液中，在 40 80°C的溫度下浸泡5 20min，再將銅箔浸泡到有機(jī)溶劑中，超聲清洗2 lOmin，然后用清水將銅箔沖洗干凈；S12、去氧化層將銅箔放入5% 20%的酸性溶液中超聲清洗 2 lOmin，去除銅箔表面的氧化層；S13、干燥將去除氧化層的銅箔用去離子水沖洗后進(jìn)行干燥。 優(yōu)選地，所述堿性溶液為Na0H、Na2C03、Na2P04溶液中的一種或幾種；所述有機(jī)溶劑為丙酮、乙醇、柴油、汽油中的一種或幾種；所述酸性溶液為H2SO4或此1溶液。
優(yōu)選地，所述S2步驟，包括S21、涂設(shè)粘結(jié)膠在銅箔的非結(jié)合面上噴涂或涂覆一層粘結(jié)膠；S22、固化粘結(jié)膠將銅箔在室溫下或者40 60°C的烘箱中放置10 30min，銅箔的非結(jié)合面上的粘結(jié)膠固化形成有機(jī)保護(hù)層。
另外，本發(fā)明還提供了一種陶瓷覆銅基板，包括陶瓷基片、敷接于陶瓷基片至少一側(cè)面上的銅箔，其特征在于，所述陶瓷基片與所述銅箔之間形成有電化學(xué)沉積層，所述電化學(xué)沉積層為氧化亞銅層，用如上所述的方法形成，其厚度為2 μ m 5 μ m，氧化亞銅層中含有CuAW2。本發(fā)明通過(guò)電化學(xué)沉積的方法，在銅箔的結(jié)合面形成均勻致密的氧化層，通過(guò)控制電流流量，可以精確控制氧化層厚度，并且所形成的氧化層為氧化亞銅層，純度高，不含有會(huì)產(chǎn)生微小氣泡的氧化銅，改善了界面氣孔，使得陶瓷基板與銅箔的接觸面大；并且，在敷接過(guò)程中，銅箔與陶瓷基片的結(jié)合面能夠形成足量的Cu-Cu2O共晶液相，能夠良好的潤(rùn)濕陶瓷基片表面并生成足量的CuAlO2,極大的增強(qiáng)了銅箔與陶瓷基片的結(jié)合強(qiáng)度；其次，通過(guò)在銅箔的非結(jié)合面設(shè)置有機(jī)保護(hù)層，可以實(shí)現(xiàn)單面引入氧化亞銅，省去了銅箔的后處理工藝，并提高了銅箔的鍍鎳和焊接性能。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種陶瓷覆銅基板的制備方法，該方法包括下述步驟步驟1、對(duì)銅箔進(jìn)行除油、去除氧化層處理1)將銅箔放入 3%的堿性溶液中，在40 80°C的溫度下浸泡5 20min，進(jìn)行皂化除油，所述堿性溶液可以是NaOH、 Na2CO3^ Na2PO4等堿性溶液中的一種或幾種；再將銅箔浸泡到有機(jī)溶劑中，超聲清洗2 lOmin，進(jìn)行乳化除油，所述有機(jī)溶劑可以是丙酮、乙醇、柴油、汽油等有機(jī)溶劑中的一種或幾種；然后用清水將銅箔沖洗干凈。2)將除油后的銅箔放入5% 20%的H2SO4或HCl溶液中超聲清洗2 IOmin去除銅箔表面的氧化層，所述氧化層為銅箔在空氣中形成的氧化銅、氧化亞銅或其它氧化物的薄層，會(huì)影響銅箔的附著力?；脤⑷コ趸瘜拥你~箔用去離子水沖洗2 3次后進(jìn)行干燥。步驟2、在銅箔的非結(jié)合面上形成有機(jī)保護(hù)層1)將經(jīng)過(guò)步驟1處理的銅箔水平放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，所述銅箔的一側(cè)面為用于與陶瓷基片相敷接的結(jié)合面，在其另一側(cè)的非結(jié)合面上噴涂或涂覆一層粘結(jié)膠，例如可采用市售的PVC-U給水管粘接膠。2、然后將銅箔在室溫下或者40 60°C的烘箱中放置10 30min，銅箔的非結(jié)合面上的粘結(jié)膠固化形成有機(jī)保護(hù)層。步驟3、對(duì)銅箔進(jìn)行電化學(xué)沉積處理，在其結(jié)合面形成氧化亞銅(Cu2O)層1)配制由 0. 01 0. 04mol/L 的(CH3COO)2Cu 和 0. 05 0. 2mol/L 的 CH3COONa 組成的電解質(zhì)溶液， 采用NH3或HCl溶液將該電解質(zhì)溶液的PH值調(diào)節(jié)為5. 2 6. 0之間，優(yōu)選PH值為5. 7，采用這種電解質(zhì)溶液對(duì)銅箔進(jìn)行電化學(xué)沉積，相較于其他Cu2+電解質(zhì)溶液(例如=CuSO4溶液)， 在銅箔上會(huì)形成純度更高的氧化亞銅(Cu2O)層，而不會(huì)形成Cu/Cu20的復(fù)相。( 將電解質(zhì)溶液加熱到40 65°C，再將上述經(jīng)過(guò)步驟2處理的銅箔與電解電源陰極相連接，將另一塊尺寸與陰極銅箔相當(dāng)?shù)你~箔與電源陽(yáng)極相連接，然后將陰、陽(yáng)極銅箔相對(duì)放置并浸入電解質(zhì)溶液中，兩銅箔之間相距5 20cm，電解質(zhì)溶液浸過(guò)銅箔2 5cm，打開(kāi)電解電源開(kāi)關(guān)， 調(diào)節(jié)電解電壓為0. 24 0. 5V進(jìn)行恒電壓電化學(xué)沉積(控制適合的電壓進(jìn)行化學(xué)沉積，因?yàn)榉磻?yīng)在過(guò)高的電壓下會(huì)生成銅，一價(jià)銅是中間態(tài)，當(dāng)過(guò)電位較高時(shí)就會(huì)將Cu+繼續(xù)還原為 Cu)，沉積時(shí)間為30 90min，在銅箔的結(jié)合面上形成均勻致密的氧化亞銅(Cu2O)層，通過(guò)電化學(xué)沉積方法制備的氧化亞銅層的厚度可控，厚度通常為2 5μπι(記錄電解電流的大
6小，用電流對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，可以得到電荷，根據(jù)法拉第定律，可以得到所需沉積的氧化亞銅的厚度)，控制好氧化亞銅層的厚度，太厚會(huì)形成較大的熱阻，太薄形成的銅氧共晶液相不足。值得一提的是，由于電化學(xué)沉積是分子間反應(yīng)，因而所形成的氧化亞銅層中的0120顆粒是納米量級(jí)。步驟4、去除銅箔一面的有機(jī)保護(hù)層將步驟3制得的銅箔浸入有機(jī)溶劑中超聲清洗1 2min，所述有機(jī)溶劑可以為丙酮、乙醇或其它有機(jī)溶劑；然后剝離銅箔上已固化的有機(jī)保護(hù)層。所述有機(jī)保護(hù)層需要在敷接前去除，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，有機(jī)物的分解溫度為400 500°C，而DBC敷接溫度為1000°C以上，并且，有機(jī)物的引入會(huì)形成還原氣氛，導(dǎo)致Cu2O被還原為Cu，使得銅氧共晶液相無(wú)法形成。步驟5、對(duì)陶瓷基片進(jìn)行預(yù)處理所述陶瓷基片預(yù)處理的方法為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的預(yù)處理方法，以達(dá)到清潔和改善銅氧共晶液相對(duì)陶瓷基片的潤(rùn)濕性的目的； Al2O3陶瓷基片經(jīng)過(guò)清洗并干燥后可直接使用，而AlN陶瓷基片與銅氧共晶液相的潤(rùn)濕性差，因而需要預(yù)先在其上形成一層Al2O3，該Al2O3層可以通過(guò)將AlN陶瓷基片置于空氣中， 在1100 1350°C的高溫下，氧化10 80min制得，目前AlN陶瓷覆銅基板的DBC法基本上都需要預(yù)先在AlN陶瓷基片上形成Al2O3層來(lái)改善其與銅氧共晶液相的潤(rùn)濕性，陶瓷基片的預(yù)處理可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。步驟6、將銅箔與陶瓷基片進(jìn)行敷接將經(jīng)過(guò)步驟4處理的銅箔上具有氧化亞銅層的結(jié)合面與經(jīng)過(guò)步驟5預(yù)處理的陶瓷基片疊合在一起，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于銅的熔點(diǎn)以下 (1083°C )，銅氧共晶溫度(1065°C )以上，保溫2 30min進(jìn)行敷接，然后以5°C /min降溫到900°C，之后冷卻到室溫，制得陶瓷覆銅基板；所述保護(hù)氣氛還可以是零族元素氣體中的一種或幾種。在上述敷接過(guò)程中，所述銅箔與陶瓷基片在銅的熔點(diǎn)以下(1083°C)，銅氧共晶溫度(1065°C)以上，形成適量的銅氧共晶液相，當(dāng)溫度降低時(shí)，銅氧共晶液相固化，銅箔與陶瓷基片之間形成高強(qiáng)度的敷接。下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的具體描述。實(shí)施例11)、將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的銅箔(日本大同公司，TU0)裁剪成尺寸為34mmX34mm的銅箔， 先在1%、50°C的NaOH溶液中浸泡lOmin，再轉(zhuǎn)移到丙酮溶劑中超聲清洗5min，去除銅箔表面的油污，然后將銅箔轉(zhuǎn)移到5%的溶液中超聲清洗5min，去除銅箔表面的氧化層，之后用水將銅箔沖洗干凈。2)、取兩塊銅箔，將其中一塊銅箔的一表面上涂覆PVC粘接膠固化后形成有機(jī)保護(hù)層，再與電解電源(廣州二輕研究所，STP-10A/12V. S)的陰極連接，將另一塊銅箔與電源陽(yáng)極相連，然后將兩塊銅箔相對(duì)放置并浸入由0.02mol/l的(CH3C00)2Cu和0. lmol/1 的CH3COONa組成的電解質(zhì)溶液中，溫度為45°C，兩塊銅箔之間相距10cm，調(diào)節(jié)電解電壓為 0. 25V進(jìn)行電化學(xué)沉積，同時(shí)記錄電流大小，沉積時(shí)間為60min，用電流對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，可以得到電荷，根據(jù)法拉第定律，可以得到沉積的氧化亞銅(Cu2O)層的厚度約為4μπι，然后去除銅箔上的有機(jī)保護(hù)層。3)、將Al2O3陶瓷基片(日本丸和株式會(huì)社，尺寸為35mmX35mm)在去離子水中沖洗后晾干，然后置于承燒板上，將上述經(jīng)過(guò)電化學(xué)沉積形成有氧化亞銅層的銅箔疊合在 Al2O3陶瓷基片上，然后置于管式氣氛爐(合肥科晶，0TF1200X)中，在1075°C保溫20min，再以5°C /min降溫到900°C，之后隨爐冷卻到室溫，制得陶瓷覆銅基板Al。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)電化學(xué)沉積中的電解電壓為0. 25V進(jìn)行電化學(xué)沉積，同時(shí)記錄電流大小，沉積時(shí)間為80min，其它步驟和參數(shù)同實(shí)施例1，電化學(xué)沉積后，與陰極相連的銅箔的另一表面上形成有厚度約為5μπι的氧化亞銅(Cu2O)層，由此可知，通過(guò)改變電化學(xué)參數(shù)(電解電壓和沉積時(shí)間)可控制氧化亞銅層的沉積厚度。對(duì)比例11)、將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的銅箔(日本大同公司，TU0)裁剪成尺寸為34mmX34mm的銅箔， 先在1%、50°C的NaOH溶液中浸泡lOmin，再轉(zhuǎn)移到丙酮溶劑中超聲清洗5min，去除銅箔表面的油污，然后將銅箔轉(zhuǎn)移到5%的溶液中超聲清洗5min，去除銅箔表面的氧化層，之后用水將銅箔沖洗干凈。2)、將上述銅箔在空氣中300°C高溫氧化30min，之后冷卻到室溫。3) JfAl2O3陶瓷基片(日本丸和株式會(huì)社，尺寸為35X35mm)在去離子水中沖洗后晾干，然后置于承燒板上，將上述經(jīng)過(guò)高溫氧化的銅箔疊合在Al2O3陶瓷基片上，然后置于管式氣氛爐(合肥科晶，0TF1200X)中，在1075°C保溫20min，再以5°C /min冷卻到900°C， 之后隨爐冷卻到室溫，制得陶瓷覆銅基板A2。對(duì)比例21)、將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的銅箔(日本大同公司，TUO)裁剪成尺寸為34mmX34mm的銅箔， 先在0. lmOl/L、50°C的NaOH溶液中浸泡lOmin，再轉(zhuǎn)移到丙酮溶劑中超聲清洗5min，去除銅箔表面的油污，然后將銅箔轉(zhuǎn)移到5%的溶液中超聲清洗5min，去除銅箔表面的氧化層，之后用水將銅箔沖洗干凈。2)、稱取6.4g 0120粉(粒徑10微米)溶于35ml酒精中，然后均勻的涂覆于上述
銅箔的一表面上。3) JfAl2O3陶瓷基片(日本丸和株式會(huì)社，尺寸為35X35mm)在去離子水中沖洗后晾干，然后置于承燒板上，將上述涂覆有Cu2O的銅箔的表面疊合在Al2O3陶瓷基片上，然后置于管式氣氛爐(合肥科晶材料技術(shù)有限公司，0TF1200X)中，在1075°C保溫20min，再以5°C /min降溫到900°C，之后隨爐冷卻到室溫，制得陶瓷覆銅基板A3。性能測(cè)試介電常數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)使用常規(guī)的測(cè)試方法，而熱循環(huán)次數(shù)、剝離強(qiáng)度和界面氣孔的測(cè)試方法不同會(huì)有不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1)、剝離強(qiáng)度測(cè)試將陶瓷覆銅板Al上的銅箔切割為寬Icm的銅條，剝離一側(cè)邊，將其與拉力計(jì)相連， 同時(shí)將陶瓷覆銅板Al水平固定到卡板之間，然后以5cm/min升起拉力計(jì)，記錄拉力計(jì)上的讀數(shù)。按照上述測(cè)試方法分別對(duì)陶瓷覆銅基板A2、A3進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，將數(shù)據(jù)列于表 1中。2)、觀察界面層氣孔將陶瓷覆銅基板Al上的銅箔從陶瓷基片上剝離，在1000倍的金像顯微鏡下觀察， 明顯發(fā)現(xiàn)陶瓷覆銅基板Al的剝離界面的氣孔極少，Cu2O層均勻分布在銅箔和陶瓷基片上， 而觀察陶瓷覆銅基板A2、A3時(shí)，明顯發(fā)現(xiàn)陶瓷覆銅基板A2、A3的剝離界面的氣孔較多。
3)將實(shí)施例1制備的陶瓷覆銅基板Al置于熱循環(huán)沖擊箱中，依次經(jīng)過(guò)以下條件為一個(gè)熱循環(huán) 40°C 30min、25°C 10min、125°C 30min,25°C lOmin，在經(jīng)過(guò)熱循環(huán) 1500 次后，陶瓷覆銅基板Al仍未失效，滿足使用要求。(臺(tái)灣HCS標(biāo)準(zhǔn)為30次不失效為良品)經(jīng)過(guò)上述性能測(cè)試，將實(shí)施例1與對(duì)比例1-2制備的陶瓷覆銅基板的性能參數(shù)列于表1中
權(quán)利要求
1.一種陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，包括下述步驟·51、對(duì)銅箔進(jìn)行前處理，所述銅箔的一側(cè)面為用于與陶瓷基片相敷接的結(jié)合面，另一側(cè)面為非結(jié)合面；·52、在銅箔的非結(jié)合面上形成有機(jī)保護(hù)層；·53、對(duì)銅箔進(jìn)行電化學(xué)沉積處理，在Cu2+電解質(zhì)溶液中于其結(jié)合面上形成氧化亞銅層；·54、除去銅箔的非結(jié)合面上的有機(jī)保護(hù)層；·55、將銅箔具有氧化亞銅層的結(jié)合面與經(jīng)過(guò)預(yù)處理的陶瓷基片相疊合并進(jìn)行敷接，制得陶瓷覆銅基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液含有 0. 01 0. 04mol/L 的(CH3COO)2Cu 和 0. 05 0. 2mol/L 的 CH3COONa0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述電解質(zhì)溶液的 PH值為5. 2 6. 0，采用NH3或HCl溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述 S3步驟，包括·531、配制電解質(zhì)溶液；·532、恒電壓電化學(xué)沉積將經(jīng)過(guò)步驟S2處理的銅箔與電源陰極相連接，將另一塊尺寸相當(dāng)?shù)你~箔與電源陽(yáng)極相連接，電解質(zhì)溶液的溫度為50 65°C，調(diào)節(jié)電解電壓為0. 24 0. 5V進(jìn)行恒電壓電化學(xué)沉積，沉積時(shí)間為30-90min，在銅箔的結(jié)合面上形成厚度可控的氧化亞銅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述陶瓷基片為 Al2O3陶瓷基片或者AlN陶瓷基片；對(duì)Al2O3陶瓷基片的預(yù)處理為將Al2O3陶瓷基片清洗并干燥；對(duì)AlN陶瓷基片的預(yù)處理為將AlN陶瓷基片置于空氣中，在1100 1350°C的高溫下， 氧化10 80min，在其表面形成Al2O3層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述敷接的條件為 在惰性氣體保護(hù)下，在1065 1083°C的溫度范圍內(nèi)保溫2 30min，然后以5°C /min降溫到900°C，之后冷卻到室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述Sl步驟，包括·511、除油將銅箔放入1% 3%的堿性溶液中，在40 80°C的溫度下浸泡5 20min， 再將銅箔浸泡到有機(jī)溶劑中，超聲清洗2 lOmin，然后用清水將銅箔沖洗干凈；·512、去氧化層將銅箔放入5% 20%的酸性溶液中超聲清洗2 lOmin，去除銅箔表面的氧化層；·513、干燥將去除氧化層的銅箔用去離子水沖洗后進(jìn)行干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液為 NaOH,Na2CO3^Na2PO4溶液中的一種或幾種；所述有機(jī)溶劑為丙酮、乙醇、柴油、汽油中的一種或幾種；所述酸性溶液為或HCl溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷覆銅基板的制備方法，其特征在于，所述S2步驟，包括·521、涂設(shè)粘結(jié)膠在銅箔的非結(jié)合面上噴涂或涂覆一層粘結(jié)膠；·522、固化粘結(jié)膠將銅箔在室溫下或者40 60°C的烘箱中放置10 30min，銅箔的非結(jié)合面上的粘結(jié)膠固化形成有機(jī)保護(hù)層。
10. 一種陶瓷覆銅基板，包括陶瓷基片、敷接于陶瓷基片至少一側(cè)面上的銅箔，其特征在于，所述陶瓷基片與所述銅箔之間形成有電化學(xué)沉積層，所述電化學(xué)沉積層為氧化亞銅層，采用如權(quán)利要求1 9任意一項(xiàng)所述的方法形成，其厚度為2 μ m 5 μ m，氧化亞銅層中含有CuAW2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種陶瓷覆銅基板的制備方法，包括下述步驟對(duì)銅箔進(jìn)行前處理，所述銅箔的一側(cè)面為用于與陶瓷基片相敷接的結(jié)合面，另一側(cè)面為非結(jié)合面；在銅箔的非結(jié)合面上形成有機(jī)保護(hù)層；對(duì)銅箔進(jìn)行電化學(xué)沉積處理，在Cu2+電解質(zhì)溶液中于其結(jié)合面上形成氧化亞銅層；除去銅箔的非結(jié)合面上的有機(jī)保護(hù)層；將銅箔具有氧化亞銅層的結(jié)合面與經(jīng)過(guò)預(yù)處理的陶瓷基片相疊合并進(jìn)行敷接。另外，本發(fā)明還提供了一種陶瓷覆銅基板。本發(fā)明通過(guò)電化學(xué)沉積的方法，在銅箔的結(jié)合面形成均勻致密的氧化亞銅層，不含引起產(chǎn)生微小氣泡的氧化銅，從而在敷接過(guò)程中，銅箔與陶瓷的結(jié)合面能夠形成良好的敷接，極大的增強(qiáng)了銅箔與陶瓷基片的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H01L21/48GK102206098SQ20101013934
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者任永鵬, 張保祥, 林信平 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司