CN108155103A - 一种氮化铝陶瓷覆铜基板及其制备方法 - Google Patents

一种氮化铝陶瓷覆铜基板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氮化铝覆铜陶瓷基板及其制备方法，所述的方法包括如下步骤：(1)配置电子浆料；(2)通过印板将电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上；(3)在铜片上加工第二电路图形获得导电层；(4)真空烧结过程；本发明生产导铜厚度大于0.12mm的氮化铝覆铜陶瓷基板，具有成本低、导电性能好、导热快等优点，特别适合于大功率电子零部件。

Description

一种氮化铝陶瓷覆铜基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及涉及陶瓷金属化技术领域，具体涉及一种氮化铝陶瓷覆铜基板及其制备方法。
背景技术
氮化铝(AlN)陶瓷具有优异的导热性能，其热导率可达170W/m·K-230W/m·K，约为Al2O3的8-10倍，且热膨胀系数与硅接近，是取代Al2O3陶瓷的理想的基板材料。但是由于AlN与金属Cu之间的界面润湿性差，结合强度低。但是，在大功率电子器件制备方法中，要求导电层厚度往往大于0.3mm，有的厚度达到1.0mm，甚至更厚。此时，面临三个问题，1)纯粹印刷方式，厚度难以达到；2)印刷的导电金属层由于含有导电性较差的Ti金属，还有金属间的致密度较低，纯粹的印刷基板导电性要比紫铜片的导电性要差；3)由于浆料中含有价格较高的银，往往浆料价格是紫铜片价格的60～100倍。
申请公布号为CN103762181A“氮化铝覆铜陶瓷基板的制备方法”对氮化铝陶瓷基板进行瓷片预氧化，氧化温度设定为1000℃～1300℃，氧化时间为0.5h～24h，工艺过程温度高、时间长、过程控制复杂，再者生成的氧化铝层降低了板的整体导热性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，该制备方法可以在氮化铝陶瓷板上直接覆铜而形成氮化铝覆铜陶瓷基板，作为后序工业产品生产的覆铜陶瓷基板，也可以直接覆上电路图形的铜片而直接生成覆铜的氮化铝陶瓷基板，解决传统工艺中氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法过程繁杂、加工后成品导热性能差的技术难题，解决单纯印刷工艺中导电层厚度不够的技术问题，降低了生产成本。
本发明的技术方案:
一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、配置电子浆料；
步骤2、通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成电路图层；
步骤3、在铜片上加工第二电路图形获得导电层；
步骤4、将导电层覆置电路图层后的氮化铝陶瓷基片进行真空烧结形成氮化铝陶瓷覆铜基板。
所述步骤1中的电子浆料是由Cu、Ag、Ti三种金属粉末为核心混合而成的电子浆料；所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有1％～85％的Cu、1％～85％的Ag和1％～85％的Ti；所述有机溶剂主要是由90％～98％的松油醇和2％～10％的乙基纤维素而成；所述金属粉末与所述有机溶剂(质量)百分比是1～2.5：1；
所述步骤2中在氮化铝陶瓷基片上印制电子浆料的厚度在为1μm～50μm。
所述第一电路图形与所述第二电路图形结构相同。
所述电子浆料还包含In金属进行改性。
本发明还可以采用如下技术方案予以实施：
一种氮化铝陶瓷覆铜基板，包括氮化铝陶瓷基片；所述氮化铝陶瓷基片上设置有带第一电路图形的浆料层，所述浆料层上覆有带第二电路图形的导电层。
所述导电层为铜片，其厚度为0.12mm以上。
所述导电层矩阵排列在氮化铝陶瓷基片上。
所述第一电路图形为pcb集成电路。
所述浆料层的厚度为1μm～50μm。
与现有技术相比，本发明具有的优点：
1、本发明中在对氮化铝陶瓷覆铜的厚度最小0.12mm以上，解决大功率电子零部件中要求导电层厚度往往大于0.3mm，有的厚度达到1.0mm的技术问题。
2、本发明中电子浆料中可添加In金属进行改性，可以将温度熔点降低到600℃左右。
3、本发明制备的氮化铝覆铜的基板具有良好的导电性能且成本低廉，适用于大功率电子零部件，市场前景乐观。
附图说明
图1为一种氮化铝陶瓷覆铜基板结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
如图1所示，本发明提供一种氮化铝陶瓷覆铜基板，包括氮化铝陶瓷基片1，所述氮化铝陶瓷基片1上印制有带第二电路图形的导电层3，所述导电层是为铜片，其铜片厚度为0.12mm以上；所述氮化铝陶瓷基片1与导电层3之间的设置有带第一电路图形的浆料图层2，所述浆料图层2的厚度为1μm～50μm。所述第一电路图形为pcb集成电路。所述第一电路图形与第二电路图形结构相同。
实施例1
(1)配置电子浆料，所述电子浆料由Cu、Ag、Ti三种金属粉末为核心混合而成的浆料，三种金属粉末比例根据性能要求不同而有差异，其中某一金属含量都在1％～85％之间。浆料中除了Cu、Ag、Ti三种金属外，也可以包含In金属进行改性。
所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有30％的Cu、50％的Ag和20％的Ti；所述有机溶剂主要是由90％的松油醇和10％的乙基纤维素而成。
(2)通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成浆料图层；
在氮化铝陶瓷基片表面通过厚度范围为5～45um的丝印板均匀涂覆电子浆料，形成浆料图层；浆料图层厚度在1μm～50μm。
(3)在铜片上加工第二电路图形获得导电层，铜片上的第二电路图形结构与第一电路图形结构相同；二者均为pcb集成电路。
(4)烧结
在真空烧结前，将氮化铝陶瓷覆铜基板在烘干箱进行第一次排胶；
在真空烧结时，真空度必需达到0.0065Pa以下；并将氮化铝陶瓷覆铜基板在450℃时进行第二次排胶；
烧结最高温度为900℃，烧结最高温度保温时间为20min。
实施例2
(1)配置电子浆料
所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有Ti40％、Cu40％、Ag10％和In10％；所述有机溶剂主要是由95％的松油醇和5％的乙基纤维素而成。
(2)通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成浆料图层；
在氮化铝陶瓷基片表面通过厚度范围为5～45um的丝印板均匀涂覆电子浆料，形成浆料图层；浆料图层厚度在1μm～50μm。
(3)在铜片上加工第二电路图形获得导电层，铜片上的第二电路图形结构与第一电路图形结构不同。
(4)烧结
在真空烧结前，将氮化铝陶瓷覆铜基板在烘干箱进行第一次排胶；
在真空烧结时，真空度必需达到0.0065Pa以下；并将氮化铝陶瓷覆铜基板在400℃时进行第二次排胶；
烧结最高温度为630℃，烧结最高温度保温时间为15min。
实施例3
(1)配置电子浆料
所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，45％的Cu、45％的Ag、5％的Ti和5％In；所述有机溶剂主要是由97％的松油醇和3％的乙基纤维素而成
(2)通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成浆料图层；
在氮化铝陶瓷基片表面通过厚度范围为5～45um的丝印板均匀涂覆电子浆料，形成浆料图层；浆料图层厚度在1μm～50μm。
(3)在铜片上加工第二电路图形获得导电层，铜片上的第二电路图形结构与第一电路图形结构不同。
(4)烧结
在真空烧结前，将氮化铝陶瓷覆铜基板在烘干箱进行第一次排胶；
在真空烧结时，真空度必需达到0.0065Pa以下；并将氮化铝陶瓷覆铜基板在420℃时进行第二次排胶；
烧结最高温度为670℃，烧结最高温度保温时间为20min。
实施例4
(1)配置电子浆料
所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有Ti5％、Cu55％、Ag40％；所述有机溶剂主要是由96％的松油醇和4％的乙基纤维素而成；
(2)通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成浆料图层；
在氮化铝陶瓷基片表面通过厚度范围为5～45um的丝印板均匀涂覆电子浆料，形成浆料图层；浆料图层厚度在1μm～50μm。
(3)在铜片上加工第二电路图形获得导电层，铜片上的第二电路图形结构与第一电路图形结构相同，二者均为pcb集成电路。
(4)烧结
在真空烧结前，将氮化铝陶瓷覆铜基板在烘干箱进行第一次排胶；
在真空烧结时，真空度必需达到0.0065Pa以下；并将氮化铝陶瓷覆铜基板在450℃时进行第二次排胶；
烧结最高温度为890℃，烧结最高温度保温时间为25min。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而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)

1.一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、配置电子浆料；
步骤2、通过印板将第一电路图形用电子浆料印制在氮化铝陶瓷基片上形成浆料图层；
步骤3、在铜片上加工第二电路图形获得导电层；
步骤4、将导电层覆置浆料图层后的氮化铝陶瓷基片进行真空烧结形成氮化铝陶瓷覆铜基板。
2.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的电子浆料是由Cu、Ag、Ti三种金属粉末为核心混合而成的电子浆料；所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有1％～85％的Cu、1％～85％的Ag和1％～85％的Ti；所述有机溶剂主要是由90％～98％的松油醇和2％～10％的乙基纤维素而成；所述金属粉末与所述有机溶剂(质量)百分比是1～2.5：1。
3.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述步骤2中在氮化铝陶瓷基片上印制电子浆料的厚度在为1μm～50μm。
4.根据权利要求2所述的一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述电子浆料还包含In金属进行改性。
5.一种采用权利要求1制备方法生产的氮化铝陶瓷覆铜基板，包括氮化铝陶瓷基片；其特征在于：所述氮化铝陶瓷基片上设置有带第一电路图形的浆料图层，所述浆料图层上覆有带第二电路图形的导电层。
6.根据权利要求5所述的氮化铝陶瓷覆铜基板，其特征在于：所述导电层为铜片，其厚度为0.12mm以上。
7.根据权利要求5所述的一种氮化铝陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述第一电路图形与所述第二电路图形结构相同。
8.根据权利要求5所述的氮化铝陶瓷覆铜基板，其特征在于：所述导电层矩阵排列在氮化铝陶瓷基片上。
9.根据权利要求5所述的氮化铝陶瓷覆铜基板，其特征在于：所述第一电路图形为pcb集成电路。
10.根据权利要求5-9任一所述的氮化铝陶瓷覆铜基板，其特征在于：所述浆料图层厚度为1μm～50μm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109511218A (zh) * 2018-12-16 2019-03-22 天津荣事顺发电子有限公司 一种多层陶瓷电路板制备方法
CN110248465A (zh) * 2019-06-20 2019-09-17 天津荣事顺发电子有限公司 一种厚膜和覆铜一体陶瓷电路板及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06107471A (ja) * 1992-09-24 1994-04-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk セラミックス用ろう材
JP2001332854A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2004307307A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Hitachi Metals Ltd セラミックス回路基板とその製造方法
JP2004314161A (ja) * 2003-04-21 2004-11-11 Hitachi Metals Ltd セラミックス基板用ろう材及びこれを用いたセラミックス回路基板
CN102448663A (zh) * 2009-05-27 2012-05-09 京瓷株式会社 钎料及使用该钎料的散热基体以及电子装置
CN104011852A (zh) * 2011-12-20 2014-08-27 株式会社东芝 陶瓷铜电路基板和使用了陶瓷铜电路基板的半导体装置
CN104409425A (zh) * 2014-11-13 2015-03-11 河北中瓷电子科技有限公司 高导热氮化硅陶瓷覆铜板及其制备方法
JP2016051778A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属−セラミックス接合基板
CN107256830A (zh) * 2017-06-01 2017-10-17 合肥邦诺科技有限公司 一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06107471A (ja) * 1992-09-24 1994-04-19 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk セラミックス用ろう材
JP2001332854A (ja) * 2000-05-24 2001-11-30 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP2004307307A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Hitachi Metals Ltd セラミックス回路基板とその製造方法
JP2004314161A (ja) * 2003-04-21 2004-11-11 Hitachi Metals Ltd セラミックス基板用ろう材及びこれを用いたセラミックス回路基板
CN102448663A (zh) * 2009-05-27 2012-05-09 京瓷株式会社 钎料及使用该钎料的散热基体以及电子装置
CN104011852A (zh) * 2011-12-20 2014-08-27 株式会社东芝 陶瓷铜电路基板和使用了陶瓷铜电路基板的半导体装置
JP2016051778A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属−セラミックス接合基板
CN104409425A (zh) * 2014-11-13 2015-03-11 河北中瓷电子科技有限公司 高导热氮化硅陶瓷覆铜板及其制备方法
CN107256830A (zh) * 2017-06-01 2017-10-17 合肥邦诺科技有限公司 一种利用丝网印刷技术制备厚膜型氮化铝覆铜基板的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
海关总署加工贸易及保税监管司: "《加工贸易单耗标准实务手册（6）》", 31 December 2011, 中国海关出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109511218A (zh) * 2018-12-16 2019-03-22 天津荣事顺发电子有限公司 一种多层陶瓷电路板制备方法
CN110248465A (zh) * 2019-06-20 2019-09-17 天津荣事顺发电子有限公司 一种厚膜和覆铜一体陶瓷电路板及其制备方法
CN110248465B (zh) * 2019-06-20 2024-03-19 上海铠琪科技有限公司 一种厚膜和覆铜一体陶瓷电路板及其制备方法

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