CN107032817A - 一种新型陶瓷基覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型陶瓷基覆铜板及其制备方法，制备方法包括步骤：在陶瓷片表面溅射一层活性金属层；在所述活性金属层上覆盖一层焊料层；在所述焊料层表面放置铜箔，得到陶瓷基覆铜板样品；将所述陶瓷基覆铜板样品放入真空炉中烧制焊接成型，制得陶瓷基覆铜板成品。通过本发明的方法制备的陶瓷基覆铜板明显提升了陶瓷片与铜箔之间的附着力，同时降低了焊料层的厚度，从而减弱了焊料的脆性并提升了产品的耐热性。

Description

一种新型陶瓷基覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷基覆铜板制造技术领域，尤其涉及一种新型陶瓷基覆铜板及其制备方法。
背景技术
现有技术在制造陶瓷基覆铜板时常用的方法为活性金属钎焊，其具体步骤为：在陶瓷片和铜箔之间放置一张焊料或涂覆一层焊膏，经过高温高压真空烧制焊接处理后即得到产品；
现有的制备方法中由于所采用的焊料或焊膏主要为进口的镍基、银基、或钴基，其制作成本较高；且焊料层的厚度较厚，脆性强、产品耐热性差；同时焊料和陶瓷板直接焊接，中间没有过渡层，导致铜箔与陶瓷片之间的附着力较差。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种新型陶瓷基覆铜板及其制备方法，旨在解决现有技术中陶瓷基覆铜板中的焊料层较厚、脆性强、耐热性差以及铜箔与陶瓷片之间的附着力较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，包括步骤：
A、在陶瓷片表面溅射一层活性金属层；
B、在所述活性金属层上覆盖一层焊料层；
C、在所述焊料层表面放置铜箔，得到陶瓷基覆铜板样品；
D、将所述陶瓷基覆铜板样品放入真空炉中烧制焊接成型，制得陶瓷基覆铜板成品。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述活性金属层的材料为Ni、Ti、Zn、Zr、Cu、Al、Au中的一种或多种。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述步骤A之前还包括：
依次采用浓硫酸、烧碱、超声波和蒸馏水对陶瓷片和铜箔表面进行清洗。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述焊料层的厚度为20-50um。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述步骤A具体为：采用离子镀或真空溅射的方式在陶瓷片表面制备一层活性金属层。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述步骤B具体为：采用丝网印刷或钢网印刷的方式在所述活性金属层上覆盖一层焊料层。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，所述焊料层的材料为银基、镍基或钴基中的一种或多种。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，在步骤D中，所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：5-50mpa，100-900℃。
所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其中，在步骤D中，所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：20-30mpa，500-800℃。
一种新型陶瓷基覆铜板，其中，采用如上任一项所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法制备而成。
有益效果：本发明提供一种陶瓷基覆铜板及其制备方法，通过在陶瓷片表面预先溅射一活性金属层，所述活性金属层可活化陶瓷片表面，确保陶瓷片具有较强的活性，便于与焊料的再次焊接：例如可使用国产的低熔点普通焊料替代进口焊料，焊料的厚度也可由原来的50-100um降低至20-50um，从而减弱了焊料的脆性并提升了产品的耐热性；进一步，作为焊料与陶瓷片之间的过度层，所述活性金属层在烧制的过程中会与陶瓷片中的氧化物发生化学反应相互交联，同时与焊料中其他金属材料形成共熔体，进一步的提升了铜层和陶瓷片之间的粘结强度，从而使得陶瓷片与铜箔的附着力提升。
附图说明
图1为本发明一种新型陶瓷基覆铜板的制备方法较佳实施例的流程图；
图2为本发明一种新型陶瓷基覆铜板较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种新型陶瓷基覆铜板及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明一种新型陶瓷基覆铜板的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中，包括步骤：
S1、在陶瓷片表面溅射一层活性金属层；
S2、在所述活性金属层上覆盖一层焊料层；
S3、在所述焊料层表面放置铜箔，得到陶瓷基覆铜板样品；
S4、将所述陶瓷基覆铜板样品放入真空炉中烧制焊接成型，制得陶瓷基覆铜板成品。
本发明采用活性金属溅射二次金属化工艺替代了传统的活性金属钎焊法，通过在陶瓷片表面预先溅射一活性金属层，所述活性金属层可活化陶瓷片表面，确保陶瓷片具有较强的活性，便于与焊料的再次焊接；进一步，作为焊料与陶瓷片之间的过度层，所述活性金属层在烧制的过程中会与陶瓷片中的氧化物发生化学反应相互交联，同时与焊料中其他金属材料形成共熔体，进一步的提升了铜层和陶瓷片之间的粘结强度，从而使得陶瓷片与铜箔的附着力提升。
具体来说，在步骤S1之前，需依次采用浓硫酸、烧碱、超声波和蒸馏水对陶瓷片和铜箔表面进行清洗，去除掉陶瓷片和铜箔上的灰尘和杂质，便于后续的溅射和焊接过程呈现较好的效果。
进一步，在所述步骤S1中，本发明通过离子镀或者真空溅射的方法预先在陶瓷片表面溅射一层活性金属层，所述活性金属层可活化陶瓷片表面，确保陶瓷片具有较强的活性；优选地，所述活性金属层的材料为Ni、Ti、Zn、Zr、Cu、Al、Au中的一种或多种，但不限于此。
进一步，在所述步骤S2中，本发明可采用丝网印刷或钢网印刷的方式在所述活性金属层上覆盖一层焊料层，由于陶瓷片表面金属化，其活性较强，因此本发明可使用国产的低熔点普通焊料替代原有进口的焊料来制备焊料层，同时焊料的厚度也可由原来的50-100um降低至20-50um，从而减低了焊料脆性相的厚度，提升了产品的耐冷热循环次数，其循环次数由原来的800次以内提升至1200-1500次；
更进一步，陶瓷片表面活性的增强使得焊料在陶瓷片表面的润湿能力明显加强，这有效地降低了焊料层的气孔率，从而提升了铜箔与陶瓷片的附着力，具体地，其附着力由原来的2 N/cm2提升至5-8N/cm2。
更具体地，所述活性金属层在烧制过程中会与陶瓷片中的氧化物发生化学反应，相互交联，同时活性金属层还与焊料层中的其他金属材料形成共熔体，进一步提升了铜箔与陶瓷片之间的粘结强度。
优选地，所述焊料层的材料为银基、镍基或钴基中的一种或多种，但不限于此；本发明所采用的焊料层材料可以为国产低熔点的银基、镍基或银镍基等，可有效降低制作成本。
进一步，在所述步骤S4中，将步骤S3制得的陶瓷基覆铜板样品放入真空炉中烧制焊接成型，所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：5-50mpa，100-900℃；更进一步，为了保证焊料分布的均匀性以及焊料层与活性金属层之间的粘结效果，本发明优选所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：20-30mpa，500-800℃。
基于上述方法，本发明还提供一种新型陶瓷基覆铜板，其中，采用如上任一项所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法制备而成；更进一步，如图2所示，所述新型陶瓷基覆铜板从下至上依次包括陶瓷片10、活性金属层20、焊料层30以及铜箔40。
下面通过具体实施例对本发明方案做进一步的解释说明：
实施例1
酸、碱清洗陶瓷片和铜箔表面，在陶瓷片表面采用离子镀的方式在其表面覆盖一层2um厚度的金属Al，然后在其表面覆盖一层厚度为20um低熔点的银基焊料，在真空炉中烧制获得产品，真空炉中设置的烧制焊接参数为5mpa，100℃。
实施例2
酸、碱清洗陶瓷片和铜箔表面，在陶瓷片表面采用真空溅射的方式在其表面覆盖一层3um厚度的金属Al，然后在其表面覆盖一层厚度为30um低熔点的银基焊料，在真空炉中烧制获得产品，真空炉中设置的烧制焊接参数为25mpa，450℃。
实施例3
酸、碱清洗陶瓷片和铜箔表面，在陶瓷片表面采用真空溅射的方式在其表面覆盖一层5um厚度的金属Ni，然后在其表面覆盖一层厚度为50um低熔点的银基焊料，在真空炉中烧制获得产品，真空炉中设置的烧制焊接参数为50mpa， 900℃。
实施例4
酸、碱清洗陶瓷片和铜箔表面，在陶瓷片表面采用离子镀的方式在其表面覆盖一层4um厚度的金属Au，然后在其表面覆盖一层厚度为40um低熔点的镍基焊料，在真空炉中烧制获得产品，真空炉中设置的烧制焊接参数为40mpa，600℃。
实施例5
酸、碱清洗陶瓷片和铜箔表面，在陶瓷片表面采用离子镀的方式在其表面覆盖一层5um厚度的金属Au，然后在其表面覆盖一层厚度为30um低熔点的镍基焊料，在真空炉中烧制获得产品，真空炉中设置的烧制焊接参数为35mpa，700℃。
综上所述，本发明提供一种陶瓷基覆铜板及其制备方法，通过在陶瓷片表面预先溅射一活性金属层，所述活性金属层可活化陶瓷片表面，确保陶瓷片具有较强的活性，便于与焊料的再次焊接：例如可使用国产的低熔点普通焊料替代进口焊料，焊料的厚度也可由原来的50-100um降低至20-50um，从而减弱了焊料的脆性并提升了产品的耐热性；进一步，作为焊料与陶瓷片之间的过度层，所述活性金属层在烧制的过程中会与陶瓷片中的氧化物发生化学反应相互交联，同时与焊料中其他金属材料形成共熔体，进一步的提升了铜层和陶瓷片之间的粘结强度，从而使得陶瓷片与铜箔的附着力提升。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在陶瓷片表面溅射一层活性金属层；
B、在所述活性金属层上覆盖一层焊料层；
C、在所述焊料层表面放置铜箔，得到陶瓷基覆铜板样品；
D、将所述陶瓷基覆铜板样品放入真空炉中烧制焊接成型，制得陶瓷基覆铜板成品。
2.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述活性金属层的材料为Ni、Ti、Zn、Zr、Cu、Al、Au中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：
依次采用浓硫酸、烧碱、超声波和蒸馏水对陶瓷片和铜箔表面进行清洗。
4.根据权利要求3所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述焊料层的厚度为20-50um。
5.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体为：采用离子镀或真空溅射的方式在陶瓷片表面制备一层活性金属层。
6.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体为：采用丝网印刷或钢网印刷的方式在所述活性金属层上覆盖一层焊料层。
7.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，所述焊料层的材料为银基、镍基或钴基中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，在步骤D中，所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：5-50mpa，100-900℃。
9.根据权利要求1所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法，其特征在于，在步骤D中，所述陶瓷基覆铜板样品在真空炉中的烧制焊接条件设置为：20-30mpa，500-800℃。
10.一种新型陶瓷基覆铜板，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述的新型陶瓷基覆铜板的制备方法制备而成。
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