一种陶瓷基覆铜板的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷基覆铜板的制造方法，所述方法包括：陶瓷基板清洗、离子束清洗活化、金属离子注入、真空镀膜、电镀增厚铜膜，真空镀膜根据产品的要求，可采用两种膜系：①金属沉积层/铜沉积层；②金属氧化物沉积层/金属沉积层/铜沉积层。本发明专利技术的生产效率高、质量稳定、成本低，制造的陶瓷基覆铜板具有孔隙率低、热导率高、剥离强度高、稳定性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷基覆铜板制造
，具体涉及一种陶瓷基覆铜板的制造方 法。
技术介绍
陶瓷基覆铜板既具有陶瓷的高导热系数、高耐热、高电绝缘性、高机械强度、与硅 芯片相近的热膨胀系数以及低介质损耗等特点，又具有无氧铜的高导电性和优异焊接性 能，是当今电力电子领域功率模块封装、连接芯片与散热衬底的关键材料，广泛应用于各类 电气设备及电子产品。 目前，陶瓷基覆铜板的制造方法主要有两种：（1)直接键合铜技术（DBC)、（2)直接 镀铜技术（DPC)。 DBC是将A1203或A1N陶瓷基板的单面或双面覆上Cu板后，再经由高温1065~ 1085°C的环境加热，使Cu板表面因高温氧化、扩散与A1203基板产生Cu-Cu 20共晶相，使铜 板与陶瓷基板黏合，形成陶瓷基覆铜板。DBC对工艺温度的控制要求十分严苛，必须于温度 极度稳定的1065~1085°C温度范围下，才能使铜层表面熔解为共晶相，实现与陶瓷基板的 紧密结合，其制造成本高且不易解决A1 203与Cu板间存在的微气孔或孔洞等问题，使得该产 品的产能与成品率受到极大影响。因工艺能力的限制，Cu板的厚度下限约在150~300um 之间，这使得其金属线路的解析度上限亦仅为150~300um之间（以深宽比1:1为标准）， 若要制作细线路则必须采用特殊的处理方式将铜层厚度减薄，但这又会造成其表面平整度 不佳和成本增加等问题，使得DBC陶瓷基覆铜板不适于要求高线路精准度与高平整度的共 晶/覆晶工艺使用。 DPC是一种把真空镀膜与电镀技术结合在一起的覆铜板制造技术，其原理是先利 用真空镀膜技术在A1203或A1N陶瓷基板上沉积一层铜膜，再用电镀技术进行铜膜的增厚。 DPC的工艺温度一般低于400°C，避免了高温对于材料所造成的破坏或尺寸变异的现象。 DPC陶瓷基覆铜板具有高散热、高可靠度、高精准度及制造成本低等优点。DPC陶瓷基覆铜 板的金属线路解析度上限约在10~50um之间（以深宽比1:1为标准），甚至可以更细，且 表面平整度高，因此非常适合于要求高线路精准度与高平整度的覆晶/共晶工艺使用。 DPC陶瓷基覆铜板为当今最普遍使用的陶瓷基覆铜板，然而其对工艺技术的整合 能力要求较高，这使得跨入DPC陶瓷基覆铜板产业并能稳定生产的技术门槛相对较高，产 业化生产中存在的最大问题是陶瓷基板与铜箱的结合力难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种全新的陶瓷基覆铜板制造方法，适合的陶瓷种类有： 氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、二氧化钛陶 瓷、氧化锆陶瓷、钛酸钙陶瓷、钛酸钡陶瓷、莫来石陶瓷、滑石瓷或玻璃陶瓷，生产效率高、质 量稳定、成本低，制造的陶瓷基覆铜板具有孔隙率低、热导率高、剥离强度高的特点。 所述陶瓷基覆铜板的制造方法包括： (1)陶瓷基板清洗 陶瓷基板清洗采用现有通用技术，一般步骤为：有机溶剂超声除油一去离子水超 声清洗一压缩空气吹干。 (2)陶瓷基板的离子束清洗活化 采用气体离子源对陶瓷基板表面进行离子束清洗活化，工作气体可为Ar、N2、0 2、其 它惰性气体或它们的混合气，真空度为〇. 〇1~l〇Pa，优选为0. 1~0. 3Pa。清洗活化的工 艺温度为常温~400°C，优选为200°C。 (3)陶瓷基板的金属离子注入 在真空度优于0.1 Pa的情况下，对陶瓷基板进行金属离子注入，在陶瓷基板表面 形成几纳米厚度的离子注入层（见图1、图2)。金属离子可为元素周期表中的Ag、Au、Al、 Be、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mo、Mn、Nb、Ni、Pt、Ta、W、Zr等金属离子中的一种或几种，离子注入 的工艺温度为常温~400°C。离子注入的加速电压为5~100kV，注入剂量为1. OX 1012~ 1. OX 10lsi〇n/cm2,优选为加速电压 30kV、注入剂量 3. OX 1015i〇n/cm2。 (4)陶瓷基板的真空镀膜 真空镀膜采用真空阴极弧沉积方式。工作气体可为Ar气或02气，真空度为0.01~ l〇Pa，优选为0. 1~0. 2Pa。采用与金属离子注入的同种材料或其它材料进行金属膜层沉 积，膜层可以是元素周期表中的 Ag、Au、Al、Be、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mo、Mn、Nb、Ni、Pt、Ta、W、 Zr等金属及它们的二元、三元和四元合金。 膜层体系根据产品的要求，可采用两种膜系：①金属沉积层/铜沉积层（见图1); ②金属氧化物沉积层/金属沉积层/铜沉积层（见图2)。金属沉积层厚度为5~2000nm, 优选为50~100nm ;金属氧化物沉积层厚度为5~2000nm，优选为10~50nm ;铜沉积层厚 度为5~2000nm，优选为50~100nm。真空镀膜的工艺温度为常温~400°C。 (5)电镀增厚铜膜 电镀增厚铜膜可以采用硫酸盐光亮镀铜、焦磷酸盐镀铜、化学镀铜等不同种类镀 铜方法中的一种或几种，其镀铜层的厚度在2~1000 ym。【附图说明】 图1是本专利技术方法的流程图； 图2是本专利技术第一实施例一一具有金属沉积层/铜沉积层膜系结构的陶瓷基覆铜 板不意图； 图3是本专利技术第二实施例一一具有金属氧化物沉积层/金属沉积层/铜沉积层膜 系结构的陶瓷基覆铜板示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例 对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本 专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术 相关的部分而非全部内容。 第一实施例 图1是本专利技术第一实施例一一具有金属沉积层/铜沉积层膜系结构的陶瓷基覆铜 板示意图，制造方法包括以下工序： (1)陶瓷基板清洗 1. 1)氧化铝96陶瓷片的规格为10(tomX KKtomXO. 38謹； 1. 2)清洗：酒精超声除油一去离子水超声清洗一压缩空气吹干。 (2)陶瓷基板的离子束清洗活化 2. 1)清洗后的陶瓷片装入磁过滤扫描真空阴极弧镀膜设备真空室内的工件架； 2. 2)抽真空，启动装当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷基覆铜板的制造方法，其特征在于包括以下工序：(1)陶瓷基板清洗；(2)陶瓷基板的离子束清洗活化；(3)陶瓷基板的金属离子注入；(4)陶瓷基板的真空镀膜；(5)电镀增厚铜膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝土富，但敏，金凡亚，沈丽如，童洪辉，谢新林，高明智，杨念群，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，武汉光谷创元电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51