CN108598007A - 一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,采用清洗后利用掩模板覆盖氧化铝或氮化铝陶瓷基片上下表面,在溅射腔内进行溅射一次性完成氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化,具有步骤简单,加工效率高,能耗小,产品合格率高的优点,可广泛应用于氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化处理领域。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷金属化领域,尤其是涉及一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法。
背景技术
陶瓷具有耐高温、高强度、高硬度、高耐磨性、高抗腐蚀等许多优良的性能,特别是热膨胀系数与半导体芯片相匹配的优点,广泛应用于电子封装行业。为了便于焊接,陶瓷表面需要进行金属化,常用的方法有两种,方法一:在单个分立小面积陶瓷基片上采用丝网印刷钼锰浆料,然后在1400-1600摄氏度之间进行高温烧结,烧结后再进行电镀镍的方法获得表面金属化。方法二:在大片陶瓷基片上先采用蒸发或溅射的方法获得整面金属层,然后涂覆光刻胶,进行烘干固化,再用有图案的光刻板进行曝光,然后在显影液中显影,烘干,烘干后在腐蚀液中腐蚀掉不需要的金属层,获得所需要的图案;再进行电镀镍,加厚金属层完成表面金属化。方法一的缺点是在单个分立的陶瓷基片上采用丝网印刷,加工效率低;还需要在高温下烧结,能耗高;同时还存在金属化层和陶瓷基片的附着力不强,一般每平方毫米的附着力在12Kg左右。方法二存在以下缺点:1.需要匀胶、烘胶、曝光、显影、烘干、腐蚀、电镀6道工序,工序多,成本高,周期长,效率低;2、光刻胶属于易燃易爆有毒材料,给环保带来影响。
如中国专利申请号为201410180448.6公开了表面有微纳米离子化合物膜的氮化铝陶瓷片,其在氮化铝陶瓷表面上或部分表面上设有一层离子化合物膜。该氮化铝陶瓷片的制备工艺,包括步骤:1)将氮化铝陶瓷片浸入硝酸溶液中处理,处理完成后清洗干净,然后浸入偏铝酸盐溶液中处理,处理完成后清洗干净;2)将清洗干净的陶瓷片烧结至其表面生成氧化铝膜;或者在陶瓷片表面溅射氧化铝或氮化钽即可。一种高导热基板,其在表面有微纳米离子化合物膜的氮化铝陶瓷片表面上依次设有缓冲层、第一导电层、第二导电层。再如中国专利申请号201110310122.7提供了一种低温键合制备铜-陶瓷基板的方法。首先将铜合金片选择性腐蚀得到含多孔纳米结构的铜片,然后在一定的温度、压力和保护气氛作用下,将铜片热压键合到沉积有金属薄膜的陶瓷片上,得到单面或双面含铜层的铜-陶瓷基板,最后通过图形腐蚀工艺制备出含金属线路的金属化陶瓷基板。这两种方法均存在加工效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,能够显著提高氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的效率,且加工成本低,生产环境安全性高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,包括以下步骤:
(1)将氧化铝或氮化铝陶瓷基片在清洗液中浸泡,同时用超声波清洗十分钟,去除基片表面的杂质;所述清洗液的配方为:氢氧化钠、硅酸钠、E十二烷基醚硫酸钠按照8:7:1组成的固态混合物加入离子水稀释获得;所述固态混合物与离子水的料液比为8/95克/ml;所述清洗液呈碱性,能够反应掉氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面的酸性物质,超声波清洗能够使氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面的杂质快速的脱离。
(2)用浓度为38%盐酸加入等离子水混合得到盐酸溶液,所述38%盐酸与等离子水的比例为1:19。将步骤1)处理后的氧化铝或氮化铝陶瓷基片放入盐酸溶液中,同时用超声波清洗2分钟后脱水烘干;所述盐酸溶液为酸性溶液,用于中和反应去除氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面的碱性物质,并在超声波的作用下快速脱离,加快反应速度,减少清洗的时间。
(3)用两片具有图案的金属掩模板分别覆盖在氧化铝或氮化铝陶瓷基片的上下表面,然后夹紧固定掩模板的四边,防止金属掩模板松动移位。金属掩模板的图案根据氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面需要金属化的部分来设定。金属掩模板采用金属材料,具有不易变形,与氧化铝或氮化铝陶瓷基片配合紧密,使用寿命长的优点。
(4)将固定好的氧化铝或氮化铝陶瓷基片和金属掩模板一起放入烘箱内,在150度下烘10分钟去除陶瓷微孔内的微量水分。
(5)烘干取出放在磁控溅射设备中进行单面溅射,溅射靶材依次为钛、镍、银,使氧化铝或氮化铝陶瓷基片没有被金属掩模板覆盖的表面获得0.1-0.3um的钛层、0.5-0.8um的镍层和1um的银层,所述钛层、镍层和银层的厚度依靠溅射时间的长短和溅射时的功率来控制。
(6)一面溅射完成后,翻转对另外一面进行溅射,溅射方法同上;
(7)划片:在未溅射金属层的地方的中间位置用激光切开得到单个分立的陶瓷金属化基片。
为了适应不同的镍层焊接要求,溅射钛、镍后也可以再进行镀镍加厚。
本发明的有益效果:采用本方法获得金属层,工序简单,成本低,生产周期短,加工效率高,加工过程基本无污染。金属化附着力强,每平方毫米拉力可达到20kg左右。所述掩模板采用金属材料制成,具有不易碎,不易变形,抗摩擦,使用寿命长的优点。
以下将结合附图和实施例,对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的正面视图。
图2为本发明的反面视图。
图3为本发明的侧视图。
具体实施方式
实施例,如图1至3所示,一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,包括以下步骤:
(1)将氧化铝或氮化铝陶瓷基片1在清洗液中浸泡,同时用超声波清洗十分钟;清洗液的配方为:氢氧化钠400g、硅酸钠350g、E十二烷基醚硫酸钠50g,离子水9500ml。
(2)用浓度为38%盐酸加入等离子水混合得到盐酸溶液,所述38%盐酸与等离子水的比例为1:19。将步骤1)处理后的氧化铝或氮化铝陶瓷基片1放入盐酸溶液中,同时用超声波清洗2分钟后脱水烘干;
(3)用两片具有图案的金属掩模板2分别覆盖在氧化铝或氮化铝陶瓷基片1的上下表面,然后在金属掩模板2的四周夹紧固定,使金属掩模板2贴合在氧化铝或氮化铝陶瓷基片1的上下表面,防止溅射时氧化铝或氮化铝陶瓷基片1不需要金属化的部分溅射到。夹紧固定还能防止金属掩模板2松动移位,可以利用弹性夹片夹紧,也可以利用其它方便固定的结构。
(4)将固定好的氧化铝或氮化铝陶瓷基片1和金属掩模板2一起放入烘箱内,在150度下烘10分钟。
(5)烘干取出放在磁控溅射设备中进行单面溅射,溅射靶材依次为钛、镍、银,使氧化铝或氮化铝陶瓷基片没有被金属掩模板覆盖的表面获得0.1-0.3um的钛层、0.5-0.8um的镍层和1um的银层三层金属化结构,所述钛层、镍层和银层的厚度依靠溅射时间的长短和溅射的功率来控制。
(6)当一面溅射完成后,翻转对另外一面进行溅射,溅射方法同上;
(7)划片:在未溅射金属层的地方中间位置用激光切开得到单个分立的陶瓷金属化基片。
本方法不采用传统的钼锰浆高温烧结,省去了采用丝网印刷钼锰浆和高温烧结等工艺,即节省了人工成本,又能显著的减少能耗。本方法不采用传统的先镀金属膜后光刻工艺获取所需的金属图案,省去匀胶、曝光、显影等步骤,省去了光刻工艺中有毒、有害、易燃易爆的有机材料。
与上述两种现有方法相比较,本方法直接用金属掩模板在具有200°左右的溅射腔体内阻挡不需要溅射的部位,一次加工成型获得所需要的图案,工序极其简单,目前钼锰浆高温烧结的方法的周期需要3天左右的时间,采用先镀金属膜后光刻工艺需要6小时左右,而本发明的方法只需要1小时左右的时间即可完成,生产周期极大的缩短。且加工后的陶瓷基片具有绝缘特性好,附着力强,稳定性好,产品合格率高的优点。
Claims (8)
1.一种氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,包括以下步骤:
(1)将氧化铝或氮化铝陶瓷基片在清洗液中浸泡,同时用超声波清洗去除氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面的杂质;
(2)将步骤1获得的氧化铝或氮化铝陶瓷基片放入盐酸溶液中浸泡并用超声波进行清洗,清洗完成后脱水烘干;
(3)用两片具有图案的金属掩模板分别覆盖在氧化铝或氮化铝陶瓷基片的上下表面,然后将两片金属掩模板和氧化铝或氮化铝陶瓷基片夹紧固定;
(4)将固定好的氧化铝或氮化铝陶瓷基片和金属掩模板进行烘干;
(5)将烘干后的氧化铝或氮化铝陶瓷基片和金属掩模板取出放入磁控溅射腔体内进行单面溅射,使氧化铝或氮化铝陶瓷基片的一面获得具有图案的表面金属层;然后翻转对另外一面进行溅射,使另一面获得具有图案的表面金属层;
(6)划片:溅射完成后取出卸掉上下两面的金属掩模板,切割得到单个分立的陶瓷金属化基片。
2.如权利要求1所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述步骤1)中的清洗液配方为:氢氧化钠、硅酸钠、E十二烷基醚硫酸钠按照8:7:1组成的固态混合物加入离子水稀释获得;所述固态混合物与离子水的料液比为8/95克/ml。
3.如权利要求1所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述步骤2)中盐酸溶液为浓度为38%盐酸加入等离子水获得,所述38%盐酸与等离子水的比例为1:19。
4.如权利要求1至3任意一项所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述步骤1)中超声波清洗10分钟,步骤2)中超声波清洗2分钟。
5.如权利要求1所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述步骤4)将固定好的氧化铝或氮化铝陶瓷基片和金属掩模板放入烘箱内在150度下烘10分钟。
6.如权利要求1所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述步骤5)中的溅射靶材为钛、镍、银。
7.如权利要求6所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述溅射方法为先在氧化铝或氮化铝陶瓷基片没有被金属掩模板覆盖的表面依次溅射钛、镍和银靶材。
8.如权利要求7所述的氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面金属化的方法,其特征在于:所述钛层的厚度为0.1-0.3um,镍层的厚度为0.5-0.8um,银层的厚度为1um。
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