CN106958009A - 一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化铝陶瓷覆铜板，该覆铜板依次由氮化铝陶瓷基底、NiCr结合过渡层、脉冲磁控溅射Cu层结构组成，本发明还公开了该种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法，步骤如下：A、对氮化铝陶瓷基底进行清洗；B、使用磁控溅射沉积NiCr结合过渡层；C、NiCr结合过渡层上利用脉冲磁控溅射铜层；得到氮化铝陶瓷覆铜板。本发明相比一般氮化铝陶瓷金属化的结构，具有制备过程无污染，膜层质量高，结合强度大，工艺兼容性强等优点。

Description

一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷金属化领域，涉及一种氮化铝陶瓷金属化技术，尤其涉及一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着微电子技术的发展，各类型的电子器件功率越来越大，集成度越来越高，功能越来越复杂，同时LED高功率照明的需求也日益增高，这一切都对电路板的散热性能提出了更高的要求。
传统的FR-4环氧树脂覆铜板的热导率仅为0 .8W/m·K，有一些使用金属铝作为基材，在上面生成绝缘膜后用来制作覆铜板，这种方法使用的绝缘介质层热阻很大，也不适合作为大功率电路的基板使用。目前广为使用的氧化铝陶瓷板的热导率也只达到20W/m·K左右，已无法满足高功率电路的要求。
氮化铝陶瓷由于其高热导率(理论值320W/m·K )，低介电常数，化学稳定性等等优势，受到了越来越多的关注。但是，能够浸润氮化铝的物质非常少，仅有钛和融化的硅能浸润，而钛金属不容易刻蚀。目前市面上的氮化铝陶瓷覆铜板普遍存在着膜层结合强度低、膜层质量差、过渡层热膨胀系数不匹配等等问题，这使得氮化铝陶瓷基板的发展受到了制约，因此，如何解决氮化铝陶瓷的金属化问题便成为了一个重大难题。
中国专利CN 105777210 A公开了一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法，其包括以下步骤：A、对氮化铝陶瓷基底进行清洗；B、使用激光束以扫射速度为0 .5～100mm/s、扫描间隔为0 .001～0 .01mm扫射氮化铝陶瓷基底表面，制备激光活化层；C、在上述激光活化层上利用磁控溅射在低气压高电压条件下沉积高能溅射铜层，所述的低气压高电压指溅射气压为0 .2～0 .3Pa，溅射电压为350～600V；D、在高能溅射铜层上采用溅射镀铜法、化学镀铜法或蒸发镀铜法制备低能铜膜。
上述氮化铝陶瓷金属化技术是将氮化铝陶瓷活化，将铜层与氮化铝陶瓷结合在一起。该方法制备的覆铜板具有一定的缺陷，如铜层和氮化铝陶瓷的结合强度较低，金属层容易脱落等，无法满足生产要求。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制作方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮化铝陶瓷覆铜板，包括氮化铝陶瓷基底层，在氮化铝陶瓷基底层的表面设有中频磁控溅射沉积NiCr合金过渡层，且在在NiCr合金过渡层上采用磁控溅射镀法沉积铜膜。
作为本发明的进一步改进，所述的溅射铜膜厚度为5μm。
一种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法，包括以下步骤:
A、对氮化铝陶瓷基底进行清洗；
B、用300W射频等离子体进行离子清洗；
C、在离子清洗后氮化铝基底上利用中频磁控溅射沉积0.5μm 的NiCr合金过渡层，溅射气压为0 .1～0 .4Pa，溅射电压为400～650V；
D、在NiCr合金过渡层上采用磁控溅射镀法沉积铜膜，得到氮化铝陶瓷覆铜板。
作为本发明的进一步改进，溅射铜膜时采用脉冲磁控溅射电流，占空比50%，频率80KHz，电流为1～3A。
本发明的有益效果是：本发明通过多层金属代替单层的金砷合金或者纯金来作为硅片背面的金属镀层，能与硅片形成良好的欧姆接触；同时通过Sn-Au合金蒸发来产生共晶合金，具有无毒、成本低的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中标示：1-氮化铝陶瓷基底层；2-NiCr合金过渡层；3-铜膜。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
图1示出了本发明一种氮化铝陶瓷覆铜板的一种实施方式，包括氮化铝陶瓷基底层1，在氮化铝陶瓷基底层1的表面设有中频磁控溅射沉积NiCr合金过渡层2，且在NiCr合金过渡层2上采用磁控溅射镀法沉积铜膜3。
所述的溅射铜膜厚度为5μm。
如上的一种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法，包括以下步骤:
A、对氮化铝陶瓷基底进行清洗；
B、用300W射频等离子体进行离子清洗；
C、在离子清洗后氮化铝基底上利用中频磁控溅射沉积0.5μm 的NiCr合金过渡层，溅射气压为0 .1～0 .4Pa，溅射电压为400～650V；
D、在NiCr合金过渡层上采用磁控溅射镀法沉积铜膜，得到氮化铝陶瓷覆铜板。
实施例1
1）将规格为10mm×10mmm×0 .3mm的纯度99％氮化铝陶瓷基片用丙酮、酒精体积比1:1混合溶液浸泡15min；去离子水冲洗后用质量浓度5％HF溶液浸泡1min；去离子水超声清洗20min；高纯度氮气枪吹干后放入烘箱，120℃加热20min；
2）用300W射频等离子体进行离子清洗十分钟；
3）利用中频磁控溅射沉积Ni80Cr20合金过渡层，溅射气压为0 .3Pa，溅射电压为500V，厚度为0.5um；
4）采用脉冲磁控溅射进行溅射镀膜，靶材为纯度99 .99％的铜靶，本底真空度5×10-3Pa，溅射气体为Ar气(纯度99 .99％)，溅射气压0 .2Pa，占空比50%，频率80KHz，电流为2A，厚度为5μm。冷却后取出，得到氮化铝陶瓷覆铜板。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氮化铝陶瓷覆铜板，其特征在于：包括氮化铝陶瓷基底层(1)，在氮化铝陶瓷基底层(1)的表面设有中频磁控溅射沉积NiCr合金过渡层(2)，且在在NiCr合金过渡层上采用磁控溅射镀法沉积铜膜(3)。
2.根据权利要求1所述的氮化铝陶瓷覆铜板，其特征在于：所述的溅射铜膜厚度为5μm。
3.一种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
A、对氮化铝陶瓷基底进行清洗；
B、用300W射频等离子体进行离子清洗；
C、在离子清洗后氮化铝基底上利用中频磁控溅射沉积0.5μm 的NiCr合金过渡层，溅射气压为0 .1～0 .4Pa，溅射电压为400～650V；
D、在NiCr合金过渡层上采用磁控溅射镀法沉积铜膜，得到氮化铝陶瓷覆铜板。
4.根据权利要求3所述的一种氮化铝陶瓷覆铜板的制作方法，其特征在于：溅射铜膜时采用脉冲磁控溅射电流，占空比50%，频率80KHz，电流为1～3A。
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