本發(fā)明涉及陶瓷金屬化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及金屬化陶瓷基板的制造方法及其制造的金屬化陶瓷基板。

背景技術(shù)：

由于陶瓷材料表面結(jié)構(gòu)與金屬材料表面結(jié)構(gòu)不同，焊接往往不能潤濕陶瓷表面，也不能與之作用而形成牢固的黏結(jié)，因而陶瓷與金屬的封接是一種特殊的工藝方法，即金屬化的方法：先在陶瓷表面牢固的黏附一層金屬薄膜，從而實現(xiàn)陶瓷與金屬的焊接。

現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷基板金屬化方法有薄膜法和厚膜法，通過薄膜法制造的基板通孔密實性較差，金屬層和陶瓷的結(jié)合力較低；通過厚膜法制造的基板金屬層的導(dǎo)電率不高、鍍覆的附著性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬化陶瓷基板的制造方法，金屬層與陶瓷的結(jié)合力高，制得的金屬化陶瓷基板的密實性好。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述制造方法制造的金屬化陶瓷基板，此金屬化陶瓷基板的導(dǎo)電率高，鍍覆附著性好，耐熱循環(huán)性高。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種金屬化陶瓷基板的制造方法及包括如下步驟：在陶瓷基板的表面形成鈦層。在鈦層的遠離陶瓷基板的表面形成有機層。在有機層的遠離鈦層的表面形成銅漿層以形成金屬化陶瓷基板前體。真空燒結(jié)金屬化陶瓷基板前體。

一種金屬化陶瓷基板，由上述的金屬化陶瓷基板的制造方法制造而成。

本發(fā)明的較佳實施例提供的金屬化陶瓷基板的制造方法及其制造的金屬化陶瓷基板的有益效果是：

本發(fā)明提供的金屬化陶瓷基板的制造方法，在陶瓷基板的表面形成鈦層。在鈦層的遠離陶瓷基板的表面形成有機層。在有機層的遠離鈦層的表面形成銅漿層以形成金屬化陶瓷基板前體。真空燒結(jié)金屬化陶瓷基板前體。陶瓷為氮化鋁陶瓷，在真空燒結(jié)的時候，真空燒結(jié)時溫度比較高，鈦層會擴散至氮化鋁陶瓷基板中，與氮化鋁發(fā)生反應(yīng)形成氮化鈦過渡層，提高了其結(jié)合力。同時，真空燒結(jié)的過程中，由于有機層的隔絕作用，鈦層不會和銅漿層發(fā)生反應(yīng)，阻止了鈦層遷移到銅漿層，而有機層在真空燒結(jié)的時候會發(fā)生分解，其不會對金屬化陶瓷基板的性能造成影響。

此外，此金屬化陶瓷基板的導(dǎo)電率可以得到提高，鍍覆附著性好，同時其具有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖也屬于本發(fā)明的保護范圍。

圖1為本發(fā)明中形成鈦層后的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中形成有機層后的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中形成銅漿層后的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中真空燒結(jié)后的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中第一步蝕刻后的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中第二步蝕刻后的基板結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記匯總：

陶瓷基板110；鈦層120；有機層130；銅漿層140；氮化鈦層150；光刻膠層160；銅層170。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實施例的金屬化陶瓷基板的制造方法進行具體說明。

金屬化陶瓷基板的制造方法包括如下步驟：

第一工序：

選擇陶瓷基板，例如：陶瓷基板可以選擇為氮化鋁陶瓷基板、氧化鋁陶瓷基板或氮化硅陶瓷基板。優(yōu)選設(shè)置：可以選擇氮化鋁陶瓷基板作為陶瓷基板，陶瓷基板的形狀和厚度均不受限制，只要能夠用于制備金屬化陶瓷基板即可。

然后在陶瓷基板的表面形成鈦層，例如：可以采用濺射或蒸鍍的方法使陶瓷基板的表面形成鈦層。優(yōu)選設(shè)置：可以采用濺射的方法將鈦層濺射于陶瓷基板的表面，優(yōu)選地，鈦層的厚度控制為0.4μm-0.6μm。

第二工序：

在鈦層的遠離陶瓷基板的表面形成有機層，該有機層不與鈦層發(fā)生反應(yīng)，卻能防止鈦層發(fā)生氧化，有機層例如可以為聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素類化合物、丙烯酸類樹脂類化合物等，為了使有機層對鈦層和銅漿層的隔絕效果更好，同時，更容易發(fā)生分解，優(yōu)選設(shè)置：有機層例如可以選用丙烯酸樹脂層，其在高溫下能夠完全分解掉，將丙烯酸樹脂層印刷至鈦層的遠離陶瓷基板的表面，并使丙烯酸樹脂層的分散效果較好。形成有機層的方法并不需要特別地加以限定，例如可以采用浸涂、噴霧涂布等涂布法，絲網(wǎng)印刷、膠版印刷等印刷法等公知的涂布方法。更佳地，用絲網(wǎng)印刷機在鈦層的遠離陶瓷基板的表面整版印刷丙烯酸樹脂層，使丙烯酸樹脂層均勻分散于鈦層的表面，且其厚度較為均勻，后續(xù)不同區(qū)域的丙烯酸樹脂層在高溫下分解的時間大致相同，利于進行生產(chǎn)掌控。

第三工序：

在有機層的遠離鈦層的表面形成銅漿層以形成金屬化陶瓷基板前體。銅漿層的形成方法例如可以為將粘度為100mPa·s-200mPa·s的銅漿涂覆于有機層的遠離鈦層的表面并在90℃-110℃下干燥5min-15min，銅漿層的厚度優(yōu)選為10μm-30μm。銅漿中含有一定的有機溶劑，為了使銅漿的附著效果更好，將銅漿在90℃-110℃下干燥5min-15min，使銅漿中的絕大部分有機溶劑揮發(fā)。本發(fā)明的銅漿例如可以選用廠家為TOYOCOLOR CO.,LTD.型號為TKP-201的銅漿，其中含有銅、銀和一定的有機溶劑，其在100℃下干燥10min即可達到揮發(fā)絕大部分有機溶劑的效果。銅漿整版印刷于有機層的遠離鈦層的表面，有機層位于銅漿層與鈦層之間并將銅漿層與鈦層分隔開，且有機層不與銅漿層和鈦層發(fā)生反應(yīng)。

類似的實施方式還可以是：將銅漿層設(shè)置為銅合金層，銅的導(dǎo)電性好，銅合金層可以為銅鉑合金層、銅銀合金層或銅金合金層，由于鉑與金的價格過高，為了降低金屬化陶瓷基板的成本，選用銅銀合金層。本發(fā)明中，銅合金層為銅銀合金粉層或銅銀合金焊片層，其也能夠均勻地設(shè)置于有機層的遠離鈦層的表面。

第四工序：

真空燒結(jié)金屬化陶瓷基板前體，真空燒結(jié)可以避免鈦和銅漿與空氣中的氧氣接觸，從而發(fā)生氧化。濺射的鈦層擴散至氮化鋁陶瓷基板中，鈦與氮化鋁陶瓷基板中的氮成分發(fā)生反應(yīng)生成氮化鈦過渡層。同時，鈦層與陶瓷基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，丙烯酸樹脂層將鈦層與銅漿層隔開，避免鈦層擴散到銅漿層中與銅漿層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鈦層不會分布在銅漿層中，從而可以保證金屬化陶瓷基板的銅漿層的導(dǎo)電率、銅漿層的附著性，使銅漿層的表面更加平整。在燒結(jié)的過程中，丙烯酸樹脂層完全分解，丙烯酸樹脂層將不會殘留在金屬化陶瓷基板中，不會影響金屬化陶瓷基板的性能。同時，如果使用氧化鋁陶瓷基板，則鈦與氧化鋁反應(yīng)生成氧化鈦；類似的實施方式還可以是：使用氮化硅陶瓷基板，則鈦與氮化硅反應(yīng)生成氮化鈦。

為了使金屬化陶瓷基板前體的燒結(jié)效果更好，真空燒結(jié)可以按以下方式進行：第一步，將金屬化陶瓷基板前體置于溫度為300℃-400℃的條件下脫脂1h-3h，在300℃-400℃的條件下，鈦擴散至氮化鋁中，與氮化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氮化鈦層。同時，銅漿中的有機溶劑完全揮發(fā)，此時有機層未發(fā)生分解，可以阻擋鈦層遷移至銅漿層，同時，可以防止鈦發(fā)生氧化，保證最終制得的金屬化陶瓷基板具有較高的導(dǎo)電率，且銅漿層的鍍覆附著性更好。銅漿層由于有機層的隔絕不會與鈦層發(fā)生反應(yīng)，鈦層與氮化鋁發(fā)生反應(yīng)形成氮化鈦，鈦在氮化鈦形成反應(yīng)中被全部消耗，避免鈦的浪費，形成的氮化鈦層太厚，由于氮化鈦層不吸收熱應(yīng)力，則其耐熱沖擊性差；氮化鈦層太薄，則銅漿層和氮化鋁陶瓷的結(jié)合力不夠，由于鈦層的厚度控制為0.4μm-0.6μm，氮化鈦層的厚度為0.2μm-0.7μm，在保證氮化鋁陶瓷基板和鈦層較強的結(jié)合力的情況下得到的金屬化陶瓷基板的耐熱循環(huán)性高。

第二步，在低于銅的熔點(1083℃)以下的溫度進行燒結(jié)，優(yōu)選在800℃-950℃的條件下繼續(xù)燒結(jié)10min-60min，這時丙烯酸樹脂層發(fā)生分解，丙烯酸樹脂層不再殘留在金屬化陶瓷基板中，不會影響金屬化陶瓷基板的性能。同時銅漿中銅和銀會和剩余少量未反應(yīng)掉的鈦在靠近基板側(cè)發(fā)生反應(yīng)生成二元或三元化合物。銅漿層轉(zhuǎn)化成銅層，這樣可以使銅層的鍍覆附著性更好，同時，其結(jié)合也更加緊密。

第五工序：

對金屬化陶瓷基板進行曝光顯影、蝕刻，在金屬化陶瓷基板上形成精細圖案。本發(fā)明中，例如可以進行兩步蝕刻形成精細圖案。首先，對金屬化陶瓷基板的銅層進行蝕刻，在銅層的遠離陶瓷基板的表面形成光刻膠層，在光刻膠層的遠離銅層的表面施加具有線路圖案的光阻，形成第一圖案化掩膜層，經(jīng)曝光機曝光后通過顯影溶液顯影，將需要蝕刻掉的部分暴露出來。曝光機例如為UVLED曝光機，其幾乎沒有光能衰減，增強了曝光的穩(wěn)定性，顯影溶液例如為Na₂CO₃溶液，將銅層中需要蝕刻掉的部分暴露出來。對顯影部分通過第一蝕刻液進行蝕刻形成第二圖案化掩膜層，使金屬化陶瓷基板的銅層被蝕刻掉，蝕刻后出現(xiàn)氮化鈦層，第一蝕刻液例如為CuCl₂溶液，CuCl₂溶液與銀發(fā)生置換反應(yīng)，CuCl₂+Ag→CuCl+AgCl，對銀進行蝕刻，同時，CuCl₂溶液與銅發(fā)生反應(yīng)，CuCl₂+Cu→CuCl，對銅進行蝕刻。

第一步蝕刻以后，可以使用Na₂CO₃溶液將光刻膠層除去，將第二圖案化掩膜層暴露出來，對金屬化陶瓷基板的氮化鈦層進行蝕刻，即對第二圖案化掩膜層通過第二蝕刻液進行第二步蝕刻，使金屬化陶瓷基板的氮化鈦層被蝕刻掉，第二蝕刻液為雙氧水和氨水體系的蝕刻液，即在雙氧水和氨水中加入了乙二胺四乙酸絡(luò)合劑形成的蝕刻液。優(yōu)選設(shè)置：第二蝕刻液中雙氧水的質(zhì)量百分數(shù)為20wt％，乙二胺四乙酸(EDTA)的質(zhì)量百分數(shù)為1wt％，第二蝕刻液的pH為7-9，呈弱堿性，在20℃-30℃下蝕刻20min-30min即可。同時，如果上述陶瓷基板與鈦反應(yīng)生成的是氧化鈦層，也可以被蝕刻。

本發(fā)明中，陶瓷基板110的兩個表面均可以依次形成鈦層、有機層和銅漿層，真空燒結(jié)進行金屬化陶瓷基板的制造，當然，也可以單面進行制造。

通過上述制造方法得到的金屬化陶瓷基板的導(dǎo)電率高，鍍覆附著性好，同時其具有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性。

實施例1

請參閱圖1，在氮化鋁陶瓷基板110的表面濺射鈦層120，且控制鈦層120的厚度為0.5μm。

請參閱圖2，用絲網(wǎng)印刷機將丙烯酸樹脂層印刷至鈦層120的遠離陶瓷基板110的表面。

請參閱圖3，將粘度為200mPa·s的銅漿涂覆于有機層130的遠離鈦層120的表面并在100℃的條件下干燥10min得到銅漿層140，控制其厚度為30μm，以形成金屬化陶瓷基板前體。

請參閱圖4，將金屬化陶瓷基板前體置于400℃的條件下脫脂1h；再在800℃的條件下燒結(jié)60min，使鈦層120與陶瓷基板110反應(yīng)生成氮化鈦層150，銅漿層140轉(zhuǎn)化為銅層170。

請參閱圖5，在銅層170的遠離氮化鈦層150的表面形成光刻膠層160，在光刻膠層160的遠離銅層170的表面施加具有線路圖案的光阻，形成第一圖案化掩膜層，經(jīng)UVLED曝光機曝光后通過Na₂CO₃顯影溶液顯影，將需要蝕刻掉的部分暴露出來。請參閱圖6，使用Na₂CO₃溶液將光刻膠層160除去，使用雙氧水加入了乙二胺四乙酸絡(luò)合劑和氨水形成的蝕刻液，在20℃下對氮化鈦層150蝕刻30min得到金屬化陶瓷基板。

實施例2

在氮化鋁陶瓷基板110的表面濺射鈦層120，且控制鈦層120的厚度為0.4μm。

用絲網(wǎng)印刷機將丙烯酸樹脂層印刷至鈦層120的遠離陶瓷基板110的表面。

將粘度為100mPa·s的銅漿涂覆于有機層130的遠離鈦層120的表面并在90℃的條件下干燥15min得到銅漿層140，控制其厚度為10μm，以形成金屬化陶瓷基板前體。

將金屬化陶瓷基板前體置于300℃的條件下脫脂3h；再在950℃的條件下燒結(jié)10min得到金屬化陶瓷基板。

實施例3

在氮化鋁陶瓷基板110的表面濺射鈦層120，且控制鈦層120的厚度為0.6μm。

用絲網(wǎng)印刷機將丙烯酸樹脂層印刷至鈦層120的遠離陶瓷基板110的表面。

將粘度為150mPa·s的銅漿涂覆于有機層130的遠離鈦層120的表面并在110℃的條件下干燥5min得到銅漿層140，控制其厚度為20μm，以形成金屬化陶瓷基板前體。

將金屬化陶瓷基板前體置于350℃的條件下脫脂1.5h；再在850℃的條件下燒結(jié)12min，使鈦層120與陶瓷基板110反應(yīng)生成氮化鈦層150，銅漿層140轉(zhuǎn)化為銅層170。

在銅層170的遠離氮化鈦層150的表面形成光刻膠層160，在光刻膠層160的遠離銅層170的表面施加具有線路圖案的光阻，形成第一圖案化掩膜層，經(jīng)UVLED曝光機曝光后通過Na₂CO₃顯影溶液顯影，將需要蝕刻掉的部分暴露出來。使用Na₂CO₃溶液將光刻膠層160除去，再使用雙氧水加入了乙二胺四乙酸絡(luò)合劑和氨水形成的蝕刻液，在25℃下對氮化鈦層150蝕刻25min得到金屬化陶瓷基板。

實施例4

在氮化鋁陶瓷基板110的表面濺射鈦層120，且控制鈦層120的厚度為0.4μm。

用絲網(wǎng)印刷機將丙烯酸樹脂層印刷至鈦層120的遠離陶瓷基板110的表面。

將粘度為100mPa·s的銅漿涂覆于有機層130的遠離鈦層120的表面并在90℃的條件下干燥15min得到銅漿層140，控制其厚度為20μm，以形成金屬化陶瓷基板前體。

將金屬化陶瓷基板前體置于300℃的條件下脫脂2.8h；再在900℃條件下燒結(jié)10min，使鈦層120與陶瓷基板110反應(yīng)生成氮化鈦層150，銅漿層140轉(zhuǎn)化為銅層170。

在銅漿層170的遠離氮化鈦層150的表面形成光刻膠層160，在光刻膠層160的遠離銅層170的表面施加具有線路圖案的光阻，形成第一圖案化掩膜層，經(jīng)UVLED曝光機曝光后通過Na₂CO₃顯影溶液顯影，將需要蝕刻掉的部分暴露出來。使用Na₂CO₃溶液將光刻膠層160除去，再用雙氧水加入了乙二胺四乙酸絡(luò)合劑和氨水形成的蝕刻液，在30℃下對氮化鈦層150蝕刻20min得到金屬化陶瓷基板。

以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。