陶瓷覆铜板的制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010725939.X (22)申请日 2020.07.24 (71)申请人 深圳市环基实业有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区新桥街 道新桥社区新发二路9号 (72)发明人 何雨桐沈洁聂柱根何忠亮 (74)专利代理机构 深圳世科丰专利代理事务所 (特殊普通合伙) 44501 代理人 杜启刚 (51)Int.Cl. H05K 3/38(2006.01) (54)发明名称 一种陶瓷覆铜板的制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种陶瓷覆铜板的制备方法， 包括以下步骤。

2、： 陶瓷基板的焊接面进行表面金属 化， 在陶瓷基板的焊接面和/或铜板的焊接面镀 软钎焊焊接金属层， 在软钎焊焊接金属层的外表 面镀第一贵金属保护层； 陶瓷基板的焊接面或铜 板的焊接面如不镀软钎焊焊接金属层， 则镀第二 贵金属保护层； 将陶瓷基板和铜板叠层放置， 加 压热熔， 在高于软钎焊焊接金属熔点的温度下将 铜板与陶瓷基板键合。 本发明的陶瓷覆铜板的制 备方法耗能较低、 产品不易变形、 焊接层无气孔， 焊接质量好。 权利要求书1页 说明书3页 CN 111885852 A 2020.11.03 CN 111885852 A 1.一种陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 101。

3、)陶瓷基板的焊接面进行表面金属化， 在陶瓷基板的焊接面和/或铜板的焊接面镀 软钎焊焊接金属层， 在软钎焊焊接金属层的外表面镀第一贵金属保护层； 陶瓷基板的焊接 面或铜板的焊接面如不镀软钎焊焊接金属层， 则镀第二贵金属保护层； 102)将陶瓷基板和铜板叠层放置， 加压热熔， 在高于软钎焊焊接金属熔点的温度下将 铜板与陶瓷基板键合。 2.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 在步骤101陶瓷基板的 焊接面和/或铜板的焊接面镀软钎焊焊接金属层之前， 先镀贵金属层。 3.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 在步骤101之前， 陶瓷基 板的焊接面通过磁控溅射或离。

4、子镀进行表面金属化。 4.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 软钎焊焊接金属层的材 料为锡， 软钎焊焊接金属层的厚度为0.1 m-10 m， 加压热熔的温度为230-300； 所述第一 贵金属保护层和第二贵金属保护层的材料为金或银， 第一贵金属保护层和第二贵金属保护 层的厚度为0.001 m-3 m。 5.根据权利要求2所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 所述贵金属层的材料为 金或银， 贵金属层的厚度为0.001 m-3 m。 6.根据权利要求1所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 其特征在于， 所述的铜板在步骤101 之前进行过线路制备。 7.根据权利要求3所述的陶瓷覆。

5、铜板的制备方法， 其特征在于， 磁控溅射或离子镀进行 表面金属化先沉积钛层， 然后沉积铜层。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111885852 A 2 一种陶瓷覆铜板的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及陶瓷覆铜板， 尤其涉及一种陶瓷覆铜板的制备方法。 背景技术 0002 厚铜陶瓷线路板(陶瓷PCB板)其优异的导热、 热膨胀及密封性能使其在功率器件 及涉及大功率的电子产品有广泛应用。 0003 传统的厚铜陶瓷线路板是用DBC陶瓷覆铜板直接刻蚀而成， 由于DBC陶瓷覆铜板的 生产工艺较为复杂， 其产品常常有一定比例的气泡在铜箔与陶瓷的结合面间， 导致加工产 品的质量有风险， 陶瓷(A1 。

6、N或A1 R3)覆铜板的生产常采用直接覆铜法DBC工艺， 该工艺利 用铜和氧化亚铜在1064-1083之间产生Cu-Cu20共晶液相作为铜板和陶瓷板之间的粘 结剂将二者覆接在一起。 0004 目前陶瓷覆铜板普遍采用真空无压钎焊的方法来制备， 但是， 真空无压钎焊制备 的陶瓷覆铜板焊接空洞率较高， 拉拔力偏低， 且需要更多的焊料。 且在800-950下保温10- 60mi n进行钎焊。 钎焊的焊料在后期的生产过程中去除很困难， 难于生产。 上述方法均需要 在较高的温度下进行， 由于焊接温度与室温的差距很大， 焊接材料之间的热膨胀系数差异 导致的应力难以克服， 留下很多品质隐患。 0005 申请号。

7、为CN201711318747.1的发明公开了一种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法， 属 于覆铜基板制造技术领域。 该发明在陶瓷基板的上下两个表面分别进行双层预金属化和钎 焊， 解决了现有的陶瓷覆铜板焊接强度低， 界面应力大， 使用可靠性低的问题。 具体步骤为： (1)将氮化铝陶瓷进行清洗， 然后采用真空磁控溅射或离子镀的方法对陶瓷表面进行离子 轰击； (2)依次在陶瓷上下表面真空磁控溅射或离子镀沉积T i、 Zr、 Hf或Cr金属层， Cu金属 层； (3)在沉积了金属层的陶瓷基板两侧涂覆金属焊膏， 装卡后在真空钎焊炉中进行高温焊 接。 该发明可以实现氮化铝陶瓷基板厚铜连接， 提高了氮化铝陶瓷厚铜。

8、金属化的效果， 与直 接钎焊相比界面应力较低。 0006 该发明铜板与陶瓷基板键合需要800-900的高温， 焊接过程耗能高、 高温处理过 的陶瓷覆铜板应力大， 易变形； 焊膏中的有机成分易在焊层中残留气孔， 影响陶瓷覆铜板的 焊接质量。 发明内容 0007 本发明要解决的技术问题是提供一种耗能较低、 产品不易变形、 质量好的陶瓷覆 铜板的制备方法。 0008 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是， 一种陶瓷覆铜板的制备方法， 包括以下步骤： 0009 101)陶瓷基板的焊接面进行表面金属化， 在陶瓷基板的焊接面和/或铜板的焊接 面镀软钎焊焊接金属层， 在软钎焊焊接金属层的外表面镀第。

9、一贵金属保护层； 陶瓷基板的 焊接面或铜板的焊接面如不镀软钎焊焊接金属层， 则镀第二贵金属保护层； 说明书 1/3 页 3 CN 111885852 A 3 0010 102)将陶瓷基板和铜板叠层放置， 加压热熔， 在高于软钎焊焊接金属熔点的温度 下将铜板与陶瓷基板键合。 0011 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 在步骤101陶瓷基板的焊接面和/或铜板的焊 接面镀软钎焊焊接金属层之前， 先镀贵金属层。 0012 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 在步骤101之前， 陶瓷基板的焊接面通过磁控 溅射或离子镀进行表面金属化。 0013 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 软钎焊焊接金属层的材料为锡，。

10、 软钎焊焊接 金属层的厚度为0.1 m-10 m， 加压热熔的温度为230-300； 所述第一贵金属保护层和第二 贵金属保护层的材料为金或银， 第一贵金属保护层和第二贵金属保护层的厚度为0.001 m- 3 m。 0014 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 所述贵金属层的材料为金或银， 贵金属层的 厚度为0.001 m-3 m。 0015 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 所述的铜板在步骤101之前进行过线路制备。 0016 以上所述的陶瓷覆铜板的制备方法， 磁控溅射或离子镀进行表面金属化先沉积钛 层， 然后沉积铜层。 0017 本发明的陶瓷覆铜板的制备方法耗能较低、 产品不易变形、 焊接层气。

11、孔少， 焊接质 量好。 具体实施方式 0018 本发明实施例陶瓷覆铜板的制备方法， 包括以下步骤： 0019 101)陶瓷基板的焊接面进行表面金属化： 陶瓷基板的焊接面通过磁控溅射或离子 镀进行表面金属化先沉积钛层， 然后沉积铜层， 得到陶瓷金属基板。 0020 102)在陶瓷基板的焊接面和/或铜箔的焊接面镀软钎焊焊接金属层， 在软钎焊焊 接金属层的外表面镀贵金属保护层。 如果陶瓷基板的焊接面或铜箔的焊接面如不镀软钎焊 焊接金属层， 则只镀一层贵金属保护层。 0021 103)将陶瓷基板和铜箔叠层放置， 加压热熔， 在高于软钎焊焊接金属熔点的温度 下将铜箔与陶瓷基板键合。 0022 在步骤2陶。

12、瓷基板的焊接面和/或铜箔的焊接面镀软钎焊焊接金属层之前， 可以先 镀一层贵金属层。 0023 软钎焊焊接金属层的材料优选为金属锡， 软钎焊焊接金属层的厚度为0.1 m-10 m， 加压热熔的温度为230-300。 贵金属保护层和贵金属层的材料为金或银， 贵金属保护层 和贵金属层的厚度为0.001 m-3 m。 0024 例如： 在步骤1完成后， 步骤2可以采用以下方式： 0025 陶瓷金属基板镀Ag， 铜箔镀Sn和Ag； 0026 或陶瓷金属基板镀Ag， 铜箔镀Ag、 Sn和Ag； 0027 或陶瓷金属基板镀Sn和Ag， 铜箔镀Sn和Ag； 0028 或陶瓷金属基板镀Sn和Ag， 铜箔镀Ag、。

13、 Sn和Ag； 0029 或陶瓷金属基板镀Sn和Ag， 铜箔镀Ag。 0030 在步骤3中， 将需要键合的材料叠层放置， 加压热熔， 在高于软钎焊焊料熔点的温 说明书 2/3 页 4 CN 111885852 A 4 度将铜与陶瓷金属片键合， 实现较低温度的键合工艺， 工艺过程耗能低。 由于在键合区形成 新的合金层， 新合金层的成分中银的含量会大幅度提高， 二次回流焊时键合区合金层的熔 点可以大大的提高。 另外由于软钎焊焊接金属镀层没有锡膏及阻焊剂， 可以有更少的气孔 和更好的防氧化性能。 0031 在步骤1之前， 铜箔还可以实现先蚀刻再键合， 其优点是蚀刻过程可以双面进行， 效率高， 精度更好。 0032 本发明实施例陶瓷覆铜板的制备方法不用使用焊膏， 焊接层非常薄， 在焊接温度 区域易于形成新的扩散合金层， 二次回流温度比一次回流大幅度提高， 并且软钎焊焊接金 属层焊接温度低， 陶瓷覆铜板成品的应力和变形较小； 由于工艺过程不存在焊膏中及阻焊 剂的有机物， 焊接层很少有气孔出现。 说明书 3/3 页 5 CN 111885852 A 5 。