CN115286415A - 氮化铝覆铜陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

氮化铝覆铜陶瓷及其制备方法和应用 Download PDF

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CN115286415A CN202210740842.5A CN202210740842A CN115286415A CN 115286415 A CN115286415 A CN 115286415A CN 202210740842 A CN202210740842 A CN 202210740842A CN 115286415 A CN115286415 A CN 115286415A
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Abstract

本发明涉及一种氮化铝覆铜陶瓷及其制备方法和应用。氮化铝覆铜陶瓷的制备方法主要通过分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层。然后将铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品，再将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。在该制备方法中，将含氧铜层和氧化铝层直接接触并在无氧氛围下进行烧结处理，可以得到结合力良好的氮化铝覆铜陶瓷，在保持氮化铝覆铜陶瓷具有良好性能的基础上，不需要引入活性金属，简化了氮化铝覆铜陶瓷加工流程。

Description

氮化铝覆铜陶瓷及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种氮化铝覆铜陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷覆铜板是电力电子领域功率模块封装的关键基础材料之一，常见的陶瓷基材有氧化铝和氮化铝等。目前，氧化铝覆铜陶瓷的研发已经较为成熟，其具有较好的综合性能，在价格成本、强度、硬度、耐冲击以及耐化学稳定方面表现良好，广泛应用于低功率电子封装模块中。但是，由于氧化铝覆铜陶瓷的导热率较低、热膨胀系数与硅材料的匹配性较差，这样制约了其在高功率模块，比如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中的应用。
与氧化铝相比，氮化铝具有更高的热导率，更低的介电常数，介质损耗少，更加适用于高功率、大电流的工作环境。因此，氮化铝覆铜陶瓷的应用对于覆铜陶瓷产品的拓展具有重要意义。在制备氮化铝覆铜陶瓷时，传统的方法往往是通过添加活性金属钎料来促进铜与氮化铝之间的结合，这一方法虽然能够使氮化铝覆铜陶瓷具有较好的结合力，但是活性金属的引入容易对铜的导电性能带来不利影响，进而降低氮化铝覆铜陶瓷的导电性能。同时，活性金属的引入也使制备工艺变得更加复杂，使得氮化铝覆铜陶瓷的制备成本难以降低。
发明内容
基于此，有必要提供一种在保持氮化铝覆铜陶瓷良好性能的基础上，无需引入活性金属、简化加工流程的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，以及氮化铝覆铜陶瓷和应用。
为了解决以上技术问题，本发明一实施例的技术方案为：
一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以分别在所述铜基材的贴合面形成含氧铜层，在所述氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层；
将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，使所述含氧铜层和所述氧化铝层直接接触，制备预成品；
将所述预成品在无氧氛围下进行烧结处理。
在其中一个实施例中，对铜基材进行预氧化处理包括如下步骤：对所述铜基材进行电镀处理。
在其中一个实施例中，所述电镀处理使用的电镀液包括硫酸铜、乳酸和水。
在其中一个实施例中，所述电镀处理时，调节所述电镀液的pH值为9～11。
在其中一个实施例中，所述电镀处理的电流为2mA～5mA。
在其中一个实施例中，所述电镀处理的时间为15min～30min。
在其中一个实施例中，对氮化铝基材进行预氧化处理包括如下步骤：将所述氮化铝基材在含氧氛围下进行加热处理。
在其中一个实施例中，所述含氧氛围为空气氛围。
在其中一个实施例中，所述加热处理的温度为1200℃～1300℃。
在其中一个实施例中，所述加热处理的时间为30min～120min。
在其中一个实施例中，所述烧结处理的保温温度为1000℃～1100℃。
在其中一个实施例中，所述烧结处理的保温时间为5min～60min。
在其中一个实施例中，所述烧结处理包括如下步骤：将所述预成品由初始温度以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至保温温度。
一种氮化铝覆铜陶瓷，包括铜基材、氮化铝基材以及贴合层；所述贴合层位于所述铜基材与所述氮化铝之间；所述贴合层由含氧铜层与氧化铝层复合形成。
一种晶体管，包括上述任一实施例中所述的制备方法制备得到的氮化铝覆铜陶瓷；或者包括上述氮化铝覆铜陶瓷。
上述氮化铝覆铜陶瓷的制备方法主要通过分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层。然后将铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品，再将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。在上述制备方法中，将含氧铜层和氧化铝层直接接触并在无氧氛围下进行烧结处理，可以得到结合力良好的氮化铝覆铜陶瓷，在保持氮化铝覆铜陶瓷具有良好性能的基础上，不需要引入活性金属，简化了氮化铝覆铜陶瓷加工流程。
附图说明
图1为本发明实施例1中铜基材的贴合面形成的含氧铜层的形貌图
图2为本发明实施例1中形成含氧铜层之后的铜基材的截面形貌图；
图3为本发明实施例2中铜基材的贴合面形成的含氧铜层的形貌图
图4为本发明实施例2中形成含氧铜层之后的铜基材的截面形貌图；
图5为本发明实施例1中氮化铝覆铜陶瓷的实物图；
图6为本发明实施例1中氮化铝覆铜陶瓷的铜基材的表面图；
图7为本发明实施例1中氮化铝覆铜陶瓷的氮化铝基材的表面图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例提供了一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法。该氮化铝覆铜陶瓷的制备方法包括如下步骤：分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以分别在铜基材的贴合面形成含氧铜层，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层；将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品；将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。在本实施例的制备方法中，将含氧铜层和氧化铝层直接接触并在无氧氛围下进行烧结处理，可以得到结合力良好的氮化铝覆铜陶瓷，在保持氮化铝覆铜陶瓷具有良好性能的基础上，不需要引入活性金属，简化了氮化铝覆铜陶瓷加工流程。
可以理解的是，在本实施例中，铜基材的贴合面表示铜基材的与氮化铝基材相贴合的表面，氮化铝基材的贴合面表示氮化铝基材的与铜基材相贴合的表面。
在一个具体的示例中，当铜基材为铜箔，氮化铝基材为氮化铝陶瓷板时，铜箔具有相对设置的两个表面，氮化铝陶瓷板具有相对设置的两个表面。此时，在制备氮化铝覆铜陶瓷时，将铜箔与氮化铝陶瓷板相贴合。其中，铜箔的与氮化铝陶瓷板相贴合的表面表示为铜箔的贴合面，氮化铝陶瓷板的与铜箔相贴合的表面表示为氮化铝陶瓷板的贴合面。进而，在制备氮化铝覆铜陶瓷时，对铜箔进行预氧化处理，以在铜箔的贴合面形成含氧铜层；对氮化铝陶瓷板进行预氧化处理，以在氮化铝陶瓷板的贴合面形成氧化铝层；然后将预氧化处理之后的铜箔和氮化铝陶瓷板层叠放置，使铜箔的含氧铜层和氮化铝陶瓷板的氧化铝层直接接触，制备得到预成品。再将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。这样可以得到氮化铝覆铜陶瓷板。
进一步地，比如考虑到对铜基材进行预氧化处理时预氧化工艺的选择性，对铜基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层时，也可以在铜基材的与其贴合面相对设置的表面形成含氧铜层，也可以在铜基材的整体表面形成含氧铜层。另外，比如考虑到对氮化铝基材进行预氧化处理时预氧化工艺的选择性，对氮化铝基材进行预氧化处理，以在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层时，也可以在氮化铝基材的与其贴合面相对设置的表面形成氧化铝层，也可以在氮化铝基材的整体表面形成氧化铝层。
可以理解的是，对铜基材进行预氧化处理的步骤和对氮化铝基材进行预氧化处理的步骤可以先后进行，也可以同时进行。比如，在制备氮化铝覆铜陶瓷时，可以先对铜基材进行预氧化处理，再对氮化铝基材进行预氧化处理。也可以先对氮化铝基材进行预氧化处理，再对铜基材进行预氧化处理。还可以同时分别对铜基材进行预氧化处理和对氮化铝基材进行预氧化处理。
还可以理解的是，关于在铜基材的贴合面形成含氧铜层时，含氧铜层为氧化亚铜层或者氧化亚铜/氧化铜复合层。优选地，含氧铜层为氧化亚铜层。
在一个具体的示例中，对铜基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成氧化亚铜层。
还可以理解的是，对铜基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层时，含氧铜层是从铜基材的贴合面向铜基材的内部延伸。对氮化铝基材进行预氧化处理，以在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层时，氧化铝层是从氮化铝基材的贴合面向氮化铝基材的内部延伸。
还可以理解的是，将预成品在无氧氛围下进行烧结处理时，无氧氛围可以是真空氛围，也可以是保护气体氛围。可选地，保护气体氛围使用的气体包括氮气和稀有气体中的至少一种。可选地，稀有气体包括氦气、氖气、氩气、氪气和氙气等。优选地，无氧氛围为真空氛围。将预成品在无氧氛围下进行烧结处理时，在无氧氛围下，铜基材和氮化铝基材能够更加稳定地结合，提高氮化铝覆铜陶瓷的结合稳定性。
在一个具体的示例中，对铜基材进行预氧化处理，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层时，控制含氧铜层的厚度为1μm～20μm。可选地，含氧铜层的厚度可以是但不限定为2μm、3μm、4μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm或20μm等。对氮化铝基材进行预氧化处理，以在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层时，控制氧化铝层的厚度为1μm～20μm。可选地，氧化铝层的厚度可以是但不限定为2μm、3μm、4μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm或20μm等。
基于与上述实施例相同的构思，本发明还有一实施例提供了一种无需引入活性金属的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法。该氮化铝覆铜陶瓷的制备方法包括如下步骤：分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以分别在铜基材的贴合面形成含氧铜层，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层；将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品；将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。
进一步地，本发明还有一实施例提供一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法。该氮化铝覆铜陶瓷的制备方法为：分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以分别在铜基材的贴合面形成含氧铜层，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层；将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品；将预成品在无氧氛围下进行烧结处理。。在本实施例中，仅通过对铜基材进行预氧化处理，对氮化铝基材进行预氧化处理，再将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，并进行烧结处理，也可以在保持氮化铝覆铜陶瓷具有良好性能的基础上，简化氮化铝覆铜陶瓷加工流程。
可以理解的是，对铜基材进行预氧化处理之前还包括对铜基材进行清洗处理，然后对清洗之后的铜基材进行预氧化处理。具体的，对铜基材进行清洗处理包括如下步骤：将铜基材用稀盐酸浸泡过数分钟，置于无水乙醇中进行超声清洗，之后再用蒸馏水冲洗，清除铜基材表面的杂质。当然，清洗处理还包括在用蒸馏水冲洗之后对铜基材进行干燥的步骤。
可以理解的是，对氮化铝基材进行预氧化处理之前还包括对氮化铝基材进行清洗处理，然后对清洗之后的氮化铝基材进行预氧化处理。具体的，对氮化铝基材进行清洗处理包括如下步骤：对氮化铝基材依次进行丙酮清洗、蒸馏水清洗以及乙醇清洗。具体地，丙酮清洗、蒸馏水清洗以及乙醇清洗可以采用超声清洗，可选地，每次超声时间为8mim～15min。比如，每次超声时间为10min、12min或15min等。当然，清洗处理还包括在用乙醇清洗之后对氮化铝基材进行干燥的步骤。可选地，对氮化铝基材进行干燥的干燥温度为70℃～90℃。比如，对氮化铝基材进行干燥的干燥温度为75℃、80℃、85℃等。
在一个具体的示例中，将预成品在无氧氛围下进行烧结处理时，烧结处理的保温温度为1000℃～1100℃。可选地，烧结处理的保温温度可以是但不限定为1050℃、1060℃、1065℃、1070℃、1075℃、1080℃、1085℃、1090℃等。进一步地，烧结处理的保温时间为5min～60min。譬如，烧结处理的保温时间可以是但不限定10min、20min、30min、40min、50min或60min等。
可以理解的是，烧结处理通常是将预成品在相应的保温温度下进行相应保温时间的保温来对预成品进行烧结。此时，烧结处理包括如下步骤：将预成品由初始温度以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至保温温度。可选地，升温速率可以是但不限定为9℃/min、10℃/min、11℃/min等。进一步可选地，初始温度为20℃～30℃。比如，初始温度可以是但不限定为20℃、22℃、25℃、28℃、30℃等。
还可以理解的是，烧结处理在烧结炉中进行。比如，可选的烧结炉为管式炉。
还可以理解的是，在烧结处理的过程中，将铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品，然后将预成品平稳放入烧结炉中进行烧结。在保温结束之后，随炉冷却。
在一个具体的示例中，将预成品在无氧氛围下进行烧结处理时，先对烧结炉进行洗气处理，然后进行无氧氛围的营造。当无氧氛围是真空氛围时，先对烧结炉进行洗气处理，然后抽真空。可选地，对烧结炉进行洗气处理，洗气处理的次数为3次。
在一个具体的示例中，对铜基材进行预氧化处理包括如下步骤：对铜基材进行电镀处理。进一步地，对铜基材进行电镀处理，以在铜基材的贴合面形成氧化亚铜层。
具体地，对铜基材进行电镀处理时，电镀处理使用的电镀液包括硫酸铜、乳酸和水。可选地，电镀液由硫酸铜、乳酸和水组成。
在一个具体的示例中，电镀液中硫酸铜的浓度为0.3mol/L～0.6mol/L，乳酸的浓度为2mol/L～3mol/L。可选地，硫酸铜的浓度可以是但不限定为0.4mol/L、0.5mol/L或0.6mol/L等。可选地，乳酸的浓度可以是但不限定为2.2mol/L、2.5mol/L、2.8mol/L或3mol/L等。
进一步地，对铜基材进行电镀处理时，调节电镀液的pH值为9～11。可选地，对铜基材进行电镀处理时，采用碱液调节电镀液的pH值为9～11。具体地，对铜基材进行电镀处理时，调节电镀液的pH值为9、9.5、10、10.5或11等。可选地，碱液为氢氧化钠溶液。进一步地可选地，氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L～6mol/L。比如，氢氧化钠溶液的浓度为4mol/L、5mol/L或6mol/L等。
在一个具体的示例中，电镀处理的电流为2mA～5mA。可选地，电镀处理的电流可以是但不限定为2mA、3mA、4mA或5mA。进一步地，电镀处理的时间为15min～30min。比如，电镀处理的时间可以是但不限定为18min、20min、25min或30min。更进一步地，电镀处理时，电流为恒流。
在一个具体的示例中，对氮化铝基材进行预氧化处理包括如下步骤：将氮化铝基材在含氧氛围下进行加热处理。可选地，含氧氛围为空气氛围。
进一步地，加热处理的温度为1200℃～1300℃。可选地，加热处理的温度可以是但不限定为1200℃、1210℃、1230℃、1250℃、1280℃等。更进一步地，加热处理的时间为30min～120min。可选地，加热处理的时间可以是但不限定为40min、50min、70min、90min、100min或110min等。
本发明还有一实施例提供了一种氮化铝覆铜陶瓷。该氮化铝覆铜陶瓷通过上述氮化铝覆铜陶瓷的制备方法制备而成。
本发明还有一实施例提供了一种氮化铝覆铜陶瓷。该氮化铝覆铜陶瓷包括铜基材、氮化铝基材以及贴合层；贴合层位于铜基材与氮化铝基材之间；贴合层由含氧铜层与氧化铝层复合形成。
本发明还有一实施例提供了一种晶体管。该晶体管包括上述氮化铝覆铜陶瓷的制备方法制备得到的氮化铝覆铜陶瓷。或者，该晶体管包括上述氮化铝覆铜陶瓷。可选地，晶体管为绝缘栅双极型晶体管。
进一步地，本发明还有一实施例提供了一种电子器件。该电子器件包括上述晶体管。
以下为具体实施例。
实施例1
本实施例中氮化铝覆铜陶瓷的制备方法包括如下步骤：
S101：将铜基材用稀盐酸浸泡过数分钟，置于无水乙醇中进行超声清洗，之后再用蒸馏水冲洗并干燥，清除铜基材表面的杂质。
S102：将干燥之后的铜基材进行电镀处理，在铜基材的贴合面形成含氧铜层。电镀液由硫酸铜、乳酸和水组成。其中，电镀液中硫酸铜的浓度为0.5mol/L，乳酸的浓度为2.5mol/L。电镀时采用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液将电镀液的pH调节至11，电镀处理的电流为恒流3mA，电镀处理的时间为20min。电镀之后得到的铜基材的贴合面形成的含氧铜层的形貌图如图1所示，铜基材的截面形貌图2所示。
其中，图1中a、b分别表示含氧铜层的一位置的不同分辨率下的形貌，c、d分别表示含氧铜层的另一位置的不同分辨率下的形貌。另外，图1中a、b对应的位置处，含氧铜层的元素质量百分数和原子质量百分数如表1所示，图1中c、d对应的位置处，含氧铜层的元素质量百分数和原子质量百分数如表2所示。
表1
元素 元素质量百分数(％) 原子质量百分数(％)
氧 12.42 36.03
铜 87.58 63.97
总计 100 100
表2
元素 元素质量百分数(％) 原子质量百分数(％)
氧 12.16 35.46
铜 87.84 64.54
总计 100 100
由表1和表2可以看出，含氧铜层中，铜和氧的原子比约为2:1，表明在铜基材的贴合面形成含氧铜层主要为氧化亚铜(Cu2O)层。
其中，图2中a、b分别表示不同分辨率下的形貌，由图2可以看出，氧化亚铜的厚度为3.7μm左右。
S103：对氮化铝基材依次进行丙酮清洗、水清洗以及乙醇采用超声清洗，每次超声时间为10min。超声清洗之后在80℃烘箱中烘干。
S104：将烘干之后的氮化铝基材在空气氛围下进行加热处理，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层。加热处理的温度为1250℃，加热处理的时间为60min。
S105：将铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品。
S106：将预成品平稳放入烧结炉中，洗气三次，抽真空。然后在初始温度20℃以10℃/min升温速率升温至1082℃，并保温30min。保温之后随炉自然冷却。冷却之后得到本实施例中的氮化铝覆铜陶瓷。
氮化铝覆铜陶瓷的实物图如图5所示，氮化铝覆铜陶瓷的铜基材的表面图如图6所示，氮化铝覆铜陶瓷的氮化铝基材的表面图如图7所示。可以理解的是，图6中展示的铜基材的表面表示的是与铜基材的贴合面相对设置的表面，图7中展示的氮化铝基材的表面表示的是与氮化铝基材的贴合面相对设置的表面。其中，由图5可以看出，本实施例得到的氮化铝覆铜陶瓷中，铜基材与氮化铝基材稳定贴合在一起。
实施例2
本实施例中氮化铝覆铜陶瓷的制备方法包括如下步骤：
S101：将铜基材用稀盐酸浸泡过数分钟，置于无水乙醇中进行超声清洗，之后再用蒸馏水冲洗并干燥，清除铜基材表面的杂质。
S102：将干燥之后的铜基材进行电镀处理，在铜基材的贴合面形成含氧铜层。电镀液由硫酸铜、乳酸和水组成。其中，电镀液中硫酸铜的浓度为0.5mol/L，乳酸的浓度为2.5mol/L。电镀时采用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液将电镀液的pH调节至9，电镀处理的电流为恒流3mA，电镀处理的时间为20min。电镀之后得到的铜基材的贴合面形成的含氧铜层的形貌图如图3所示，铜基材的截面形貌图4所示。
其中，图3中a、b、c、d分别表示含氧铜层同一位置的不同分辨率下的形貌，含氧铜层的元素质量百分数和原子质量百分数如表3所示。与实施例1相比，含氧铜层的晶粒更为致密。
表3
元素 元素质量百分数(％) 原子质量百分数(％)
氧 12.69 36.60
铜 87.31 63.40
总计 100 100
由表3可以看出，含氧铜层中，铜和氧的原子比约为2:1，表明在铜基材的贴合面形成含氧铜层主要为氧化亚铜(Cu2O)层。
其中，图4中a、b、c分别表示不同分辨率下的形貌，由图4可以看出，氧化亚铜的厚度为3.9μm左右。
S103：对氮化铝基材依次进行丙酮清洗、水清洗以及乙醇采用超声清洗，每次超声时间为10min。超声清洗之后在80℃烘箱中烘干。
S104：将烘干之后的氮化铝基材在空气氛围下进行加热处理，在氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层。加热处理的温度为1250℃，加热处理的时间为60min。
S105：将铜基材和氮化铝基材层叠放置，使含氧铜层和氧化铝层直接接触，制备预成品。
S106：将预成品平稳放入烧结炉中，洗气三次，抽真空。然后在初始温度20℃以10℃/min升温速率升温至1082℃，并保温30min。保温之后随炉自然冷却。冷却之后得到本实施例中的氮化铝覆铜陶瓷。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的不同之处在于：在铜基材的贴合面形成含氧铜层的方法不同，将预成品在有氧氛围下进行烧结处理。具体地，在铜基材的贴合面形成含氧铜层的方法：将干燥之后的铜基材在管式炉中空气氛围下以1000℃保温20min，以在铜基材的贴合面形成含氧铜层。将预成品在空气氛围氛围下进行烧结处理。
测试例
对实施例1和对比例1中得到氮化铝覆铜陶瓷分别进行剥离强度测试和热循环测试。测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003717911950000131
由表4可以看出，实施例1中得到的氮化铝覆铜陶瓷具有良好的剥离强度和热循环性能，使氮化铝覆铜陶瓷保持了良好的性能。同时，实施例1中的氮化铝覆铜陶瓷在剥离强度和热循环性能表现上更优于对比例1。并且，对比例1中对铜基材和氮化铝基材的预氧化均采用高温预氧化，实施例1中只对氮化铝基材的预氧化采用高温预氧化，降低了氮化铝覆铜陶瓷约30％的制备成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别对铜基材和氮化铝基材进行预氧化处理，以分别在所述铜基材的贴合面形成含氧铜层，在所述氮化铝基材的贴合面形成氧化铝层；
将预氧化处理之后的铜基材和氮化铝基材层叠放置，使所述含氧铜层和所述氧化铝层直接接触，制备预成品；
将所述预成品在无氧氛围下进行烧结处理。
2.根据权利要求1所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，对铜基材进行预氧化处理包括如下步骤：
对所述铜基材进行电镀处理。
3.根据权利要求2所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，所述电镀处理使用的电镀液包括硫酸铜、乳酸和水。
4.根据权利要求3所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，所述电镀处理时，调节所述电镀液的pH值为9～11；和/或，
所述电镀处理的电流为2mA～5mA；和/或，
所述电镀处理的时间为15min～30min。
5.根据权利要求1所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，对氮化铝基材进行预氧化处理包括如下步骤：
将所述氮化铝基材在含氧氛围下进行加热处理。
6.根据权利要求5所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，所述含氧氛围为空气氛围；和/或，
所述加热处理的温度为1200℃～1300℃；和/或，
所述加热处理的时间为30min～120min。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的保温温度为1000℃～1100℃；和/或，
所述烧结处理的保温时间为5min～60min。
8.根据权利要求7所述的氮化铝覆铜陶瓷的制备方法，其特征在于，所述烧结处理包括如下步骤：
将所述预成品由初始温度以8℃/min～12℃/min的升温速率升温至保温温度。
9.一种氮化铝覆铜陶瓷，其特征在于，包括铜基材、氮化铝基材以及贴合层；所述贴合层位于所述铜基材与所述氮化铝之间；所述贴合层由含氧铜层与氧化铝层复合形成。
10.一种晶体管，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备得到的氮化铝覆铜陶瓷；或者包括权利要求9所述的氮化铝覆铜陶瓷。
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