CN103833404A - 覆铝陶瓷基板的制备方法 - Google Patents

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俞晓东
贺贤汉
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Abstract

本发明覆铝陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：第一步，对瓷片基材进行清洗；第二步，对铝片表面进行打磨，再对铝片进行清洗；第三步，对陶瓷基材表面进行双面覆过渡金属，形成基板；第四步，将经过清洗的铝片放置于过渡金属表面，并将基板放入热压模具内进行热压。本发明覆铝陶瓷基板的制备方法首先在陶瓷表面形成一层金属过渡层，通过Al-金属共晶液相，可解决铝与陶瓷界面润湿性不佳的问题。

Description

覆铝陶瓷基板的制备方法
技术领域
本发明属于半导体制造领域，特别是一种覆铝陶瓷基板的制备方法。
背景技术
直接覆铜陶瓷基板(DBC基板)由于其优良的电绝缘性能、高导热性而广泛应用于半导体制冷器、功率半导体模块、固体继电器及大功率LED等产品。然而，在受到热循环作用时，铜与陶瓷之间存在较大的内应力，容易在界面处产生裂纹导致DBC基板整体失效。相比于DBC基板，直接覆铝陶瓷基板(DBA基板)不仅具有优异的抗热震疲劳性能，而且具有结构质量轻（与同结构的DBC基板相比减轻44%）及良好的铝线键合能力等优点，非常适合用于汽车电子、航空航天等领域。
金属铝具有比铜更低的屈服强度，其塑性形变速率更平缓，在受到热循环作用时，可有效降低铝与陶瓷之间的内应力。因此，直接覆铝陶瓷基板（DBA基板）具有比DBC基板更为优异的抗热震疲劳性能。对于DBA基板而言，金属铝在空气中极易氧化，在表面生成一层致密的氧化膜，大大降低了铝液与陶瓷的润湿性，并且氧化铝膜的存在严重影响到陶瓷基板的覆铝过程及敷接强度。因此，改善铝与陶瓷的润湿性是制备直接覆铝陶瓷基板的必要条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决铝与陶瓷界面润湿性不佳问题的覆铝陶瓷基板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明覆铝陶瓷基板的制备方法，包括如下步骤：
第一步，对瓷片基材进行清洗；
第二步，对铝片表面进行打磨，再对铝片进行清洗；
第三步，对陶瓷基材表面进行双面覆过渡金属，形成基板；
第四步，将经过清洗的铝片放置于过渡金属表面，并将基板放入热压模具内进行热压。
用金相砂纸对铝片表面进行打磨。
热压过程中单位面积施加的压力为100N/m2～20000N/m2。
热压过程中温度加热至380℃～660℃，烧结时间为10分钟～30分钟。
所述陶瓷基板的材质为Al2O3或AlN或Si3N4或SiO2或SiC或BN或BeO。
所述过渡金属的材质为Cu或Fe或Sn或Zn或Mg或Be或Au或Ag中的一种或几种组成的合金。
所述热压模具的材质为Al2O3或AlN或Si3N4或SiO2或SiC或BN或BeO中的一种或几种。
本发明覆铝陶瓷基板的制备方法首先在陶瓷表面形成一层金属过渡层，通过Al-金属共晶液相，可解决铝与陶瓷界面润湿性不佳的问题。
附图说明
图1为本发明覆铝陶瓷基板的制备方法基板热压烧结实施例一结构示意图；
图2为本发明覆铝陶瓷基板的制备方法基板热压烧结实施例二结构示意图。
本发明覆铝陶瓷基板的制备方法附图中附图标记说明：
1-基板  2-铝片  3-热压模具
具体实施方式
下面结合附图对本发明覆铝陶瓷基板的制备方法作进一步详细说明。
实施例一，如图1所示，覆铝陶瓷基板的制备方法，用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对过渡金属铜片，Al2O3瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
用金相砂纸对铝片表面进行打磨，去除表面氧化层，其次通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铝片进行清洗去除表面杂质。
按照DBC工艺在Al2O3瓷片基材表面进行双面覆铜处理，形成基板1。温度设定为1065℃～1080℃，烧结时间为20分钟～35分钟，气氛为氮气保护气氛，氧含量为5ppm～40ppm。
将经过清洗的铝片2放置于铜片表面，并将基板1放入热压模具3内，单位面积施加的压力为100N/m2～20000N/m2，在N2保护气氛下，加热至550℃～660℃，热压烧结10分钟～30分钟，并随炉冷却。
实施例二，如图2所示，覆铝陶瓷基板的制备方法，用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对过渡金属锌片，Al2O3瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
用金相砂纸对铝片表面进行打磨，去除表面氧化层，其次通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铝片进行清洗去除表面杂质。
按照化学镀锌法工艺在Al2O3瓷片基材表面进行双面覆锌处理，形成基板1。
将经过清洗的铝片2放置于锌片表面，并将基板1放入热压模具3内，单位面积施加的压力为100N/m2～20000N/m2，在真空的环境下，加热至380℃～660℃，热压烧结10分钟～30分钟，并随炉冷却。
本发明覆铝陶瓷基板的制备方法首先在陶瓷表面形成一层金属过渡层，通过Al-金属共晶液相，可解决铝与陶瓷界面润湿性不佳的问题。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，对瓷片基材进行清洗；
第二步，对铝片表面进行打磨，再对铝片进行清洗；
第三步，对陶瓷基材表面进行双面覆过渡金属，形成基板；
第四步，将经过清洗的铝片放置于过渡金属表面，并将基板放入热压模具内进行热压。
2.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，用金相砂纸对铝片表面进行打磨。
3.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，热压过程中单位面积施加的压力为100N/m2～20000N/m2。
4.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，热压过程中温度加热至380℃～660℃，烧结时间为10分钟～30分钟。
5.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基板的材质为Al2O3或AlN或Si3N4或SiO2或SiC或BN或BeO。
6.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述过渡金属的材质为Cu或Fe或Sn或Zn或Mg或Be或Au或Ag中的一种或几种组成的合金。
7.根据权利要求1所述的覆铝陶瓷基板的制备方法，其特征在于，所述热压模具的材质为Al2O3或AlN或Si3N4或SiO2或SiC或BN或BeO中的一种或几种。
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