CN116001387A - 一种dcb增加铜厚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DCB增加铜厚的方法，涉及陶瓷覆铜基板加工领域，旨在解决增加DCB铜厚的问题，其技术方案要点是：一种DCB增加铜厚的方法，包括以下步骤：1)根据覆铜陶瓷基板所需DCB铜片的厚度，设计若干种厚度组合方式，根据厚度组合方式准备对应厚度的铜片；2)取步骤1准备的铜片，进行清洗；3)清洗完成后，进行铜片湿法氧化，并且湿法氧化工艺使用高锰酸钾作为氧化剂；4)氧化完成后进行水洗、烘干；5)堆叠烧结：将氧化好的铜片放置于氧化铝陶瓷上进行烧结。本发明的一种DCB增加铜厚的方法，有效增加了DCB的铜厚，并且厚度精度值高，工艺简单无污染。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷覆铜基板制备的技术领域，更具体地说，它涉及一种DCB增加铜厚的方法。
背景技术
申请人于2022年07月19日申请了一篇增加DCB铜厚的方法，其专利号为202210845532X。
上述专利提供了一种增加DCB铜厚的方法，通过采用干法热氧化烧结的方式对铜片底面进行氧化烧结，得到增厚的覆铜陶瓷基板。
本发明提供另一种方法来增加DCB的铜厚。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种DCB增加铜厚的方法，通过湿法氧化铜片后与陶瓷覆铜基板进行烧结，稳定性高，工艺环保。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种DCB增加铜厚的方法，包括以下步骤：
1)根据覆铜陶瓷基板所需DCB铜片的厚度，设计若干种厚度组合方式，根据厚度组合方式准备对应厚度的铜片；
2)取步骤1准备的铜片，进行清洗；
3)清洗完成后，进行铜片湿法氧化，并且湿法氧化工艺使用高锰酸钾作为氧化剂；
4)氧化完成后进行水洗、烘干；
堆叠烧结：将氧化好的铜片放置于氧化铝陶瓷上进行烧结。
本发明进一步设置为：在步骤3中，湿法氧化后在铜片表面形成均匀的氧化亚铜层，其反应过程为：4Cu+2KMnO4→2Cu2O+K2MnO4+MnO2。
本发明进一步设置为：在步骤5中，将具有氧化亚铜的铜片放置于氧化铝陶瓷上加热，氧化亚铜与铜形成液态的共熔物，铜-氧化亚铜共晶液与瓷片中的氧化铝发生反应，在氧化铝的表面形成固态的CuAlO2层，该层与陶瓷表面紧密接触，并形成镶嵌结构。
本发明进一步设置为：在加热完成后放入振动盘中进行机械振动，振动完成后进行降温冷却，在降温的过程中，铜-氧化亚铜共晶液逐渐凝固，在铜-陶瓷的界面上形成了Cu-CuAlO2的结合面、Al2O3-CuAlO2的结合面以及Cu2O-CuAlO2的结合面。
本发明进一步设置为：振动时间为5-10s；并且降温至零下20-零下60℃，降温时间为3-5min，然后恢复至常温。
本发明进一步设置为：该反应过程包括：Cu2O+Al2O3→2CuAlO2。
本发明进一步设置为：在湿法氧化工艺中，高锰酸钾浓度为25g/L，氧化液浓度控制在0.14-0.17mol/L，PH控制在2.5-3.5；氧化液密度控制在1.09-1.11g/cm3，氧化液温度控制在65-70℃，氧化时间30s。
本发明进一步设置为：在步骤1中，当DCB铜片厚度为0.4mm时，厚度组合方式为两片0.2mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.45mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.5mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.3mm铜片堆叠复合或两片0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.55mm时，厚度组合方式为0.25mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.6mm时，厚度组合方式为两片0.3mm铜片堆叠复合。
本发明进一步设置为：在步骤2中，清洗工艺包括除油-水洗-微蚀-水洗-酸洗-热水洗-超声波水洗-烘干-冷却。
本发明进一步设置为：其中微蚀的控制条件包括：H2SO4浓度2-4％；过硫酸钠40-80g/L；温度为25±5℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、根据需求将铜厚进行分解，例如0.4mm＝0.2mm+0.2mm、0.45mm＝0.2mm+0.25mm、0.5mm＝0.2mm+0.3mm或0.25mm+0.25mm，0.55mm＝0.25mm+0.3mm；
2、将所需求的铜片进行湿法氧化预处理，将铜片的进行氧化，形成氧化层；
3、利用烧结工艺将两层铜片和瓷片进行堆叠烧结，最终形成特定铜厚的DCB产品。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
一种DCB增加铜厚的方法，主要包括以下步骤：
1)根据覆铜陶瓷基板所需DCB铜片的厚度，设计若干种厚度组合方式，根据厚度组合方式准备对应厚度的铜片；
2)取步骤1准备的铜片，进行清洗；
3)清洗完成后，进行铜片湿法氧化，并且湿法氧化工艺使用高锰酸钾作为氧化剂；
4)氧化完成后进行水洗、烘干；
堆叠烧结：将氧化好的铜片放置于氧化铝陶瓷上进行烧结。
其中，在步骤3中，湿法氧化后在铜片表面形成均匀的氧化亚铜层，其反应过程为：4Cu+2KMnO4→2Cu2O+K2MnO4+MnO2；其中高锰酸钾浓度为25g/L，氧化时间：30s。
在步骤5中，将具有氧化亚铜的铜片放置于氧化铝陶瓷上加热，氧化亚铜与铜形成液态的共熔物，铜-氧化亚铜共晶液与瓷片中的氧化铝发生反应，在氧化铝的表面形成固态的CuAlO2层，该层与陶瓷表面紧密接触，并形成镶嵌结构。
在加热完成后进行机械振动，机械振动可以采用振动盘，将加热完成后的瓷片放置在振动盘上振动5-10s，使内部结构充分接触，然后迅速进行降温，在短时间3-5min之内降温冷却，使其迅速至于零下20-零下60℃，在降温的过程中，铜-氧化亚铜共晶液迅速凝固，在铜-陶瓷的界面上形成了具有更加稳定结构的Cu-CuAlO2、Al2O3-CuAlO2、Cu2O-CuAlO2的三种结合面，该反应过程包括：Cu2O+Al2O3→2CuAlO2。
在步骤1中，当DCB铜片厚度为0.4mm时，厚度组合方式为两片0.2mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.45mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.5mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.3mm铜片堆叠复合或两片0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.55mm时，厚度组合方式为0.25mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.6mm时，厚度组合方式为两片0.3mm铜片堆叠复合。
在步骤2中，清洗工艺包括除油-水洗-微蚀-水洗-酸洗-热水洗-超声波水洗-烘干-冷却；其中微蚀的控制条件包括：H2SO4浓度2-4％；过硫酸钠40-80g/L；温度为25±5℃。
以下以0.4mm铜厚进行举例。
工艺流程包括：上料—铜片清洗—铜片湿法氧化—水洗—水洗—水洗—烘干—下料。
其中，铜片清洗：除油—水洗—微蚀—水洗—酸洗—热水洗—超声波水洗—烘干—冷却；
目的：去除表面油污，去除铜片上的油渍、污渍、氧化物。
铜片湿法氧化：在铜片表面形成一定的氧化层。
湿法氧化工艺是一种化学氧化工艺，它的机理是使用氧化剂在溶液中对铜片进行化学氧化。湿法氧化工艺使用高锰酸钾作为氧化剂，在溶液中氧化剂与铜发生如下化学反应：
4Cu+2KMnO4→2Cu2O+K2MnO4+MnO2
在溶液中氧化反应能在铜的表面形成均匀的氧化亚铜层；与此同时，氧化亚铜层上引入二氧化锰。
其中铜片的清洗工艺参数：
铜片湿法氧化的工艺参数：高温酸钾浓度：25g/L，氧化时间：30s；
将氧化好的铜片进行堆叠烧结，氧化亚铜的铜片放置于氧化铝陶瓷上，在高温的条件下氧化亚铜与铜形成液态的共熔物，铜-氧化亚铜共晶液与瓷片中的氧化铝发生反应，在氧化铝的表面形成固态的CuAlO2层，该层与陶瓷表面紧密接触，在机械振动的作用下并结合迅速降温，使其形成了一定的镶嵌结构，提供了机械互锁作用。在降温的过程中，铜-氧化亚铜共晶液逐渐凝固，在铜-陶瓷的界面上形成了结合强度较高的Cu-CuAlO2、Al2O3-CuAlO2、Cu2O-CuAlO2的三种结合面；
其反应式为：Cu2O+Al2O3→2CuAlO2；
通过上述反应，在金属Cu和Al2O3之间形成牢固连接。
本发明提供了一种新的氧化铝陶瓷基板的增加铜厚的方法，使用化学氧化工艺代替在热氧化铜片的同时，在氧化层中引入MnO2，烧结后形成含锰的尖晶石的界面结构，大大改善覆铜陶瓷基板抗弯强度、冷热循环寿命、进而调高了现有产品的可靠性及使用寿命。湿法氧化的均匀性主要由浓度和反应温度决定，对比热氧化工艺，湿法氧化工艺的可控性更好，良品率更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据覆铜陶瓷基板所需DCB铜片的厚度，设计若干种厚度组合方式，根据厚度组合方式准备对应厚度的铜片；
2)取步骤1准备的铜片，进行清洗；
3)清洗完成后，进行铜片湿法氧化，并且湿法氧化工艺使用高锰酸钾作为氧化剂；
4)氧化完成后进行水洗、烘干；
5)堆叠烧结：将氧化好的铜片放置于氧化铝陶瓷上进行烧结。
2.根据权利要求1所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在步骤3中，湿法氧化后在铜片表面形成均匀的氧化亚铜层，其反应过程为：4Cu+2KMnO4→2Cu2O+K2MnO4+MnO2。
3.根据权利要求1所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在步骤5中，将具有氧化亚铜的铜片放置于氧化铝陶瓷上加热，氧化亚铜与铜形成液态的共熔物，铜-氧化亚铜共晶液与瓷片中的氧化铝发生反应，在氧化铝的表面形成固态的CuAlO2层，该层与陶瓷表面紧密接触，并形成镶嵌结构。
4.根据权利要求3所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在加热完成后放入振动盘中进行机械振动，振动完成后进行降温冷却，在降温的过程中，铜-氧化亚铜共晶液逐渐凝固，在铜-陶瓷的界面上形成了Cu-CuAlO2的结合面、Al2O3-CuAlO2的结合面以及Cu2O-CuAlO2的结合面。
5.根据权利要求4所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：振动时间为5-10s；并且降温至零下20-零下60℃，降温时间为3-5min，然后恢复至常温。
6.根据权利要求4所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：该反应过程包括：Cu2O+Al2O3→2CuAlO2。
7.根据权利要求2所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在湿法氧化工艺中，高锰酸钾浓度为25g/L，氧化液浓度控制在0.14-0.17mol/L，PH控制在2.5-3.5，氧化液密度控制在1.09-1.11g/cm3，氧化液温度控制在65-70℃，氧化时间30s。
8.根据权利要求1所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在步骤1中，当DCB铜片厚度为0.4mm时，厚度组合方式为两片0.2mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.45mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.5mm时，厚度组合方式为0.2mm铜片与0.3mm铜片堆叠复合或两片0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.55mm时，厚度组合方式为0.25mm铜片与0.25mm铜片堆叠复合；当DCB铜片厚度为0.6mm时，厚度组合方式为两片0.3mm铜片堆叠复合。
9.根据权利要求1所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：在步骤2中，清洗工艺包括除油-水洗-微蚀-水洗-酸洗-热水洗-超声波水洗-烘干-冷却。
10.根据权利要求9所述的一种DCB增加铜厚的方法，其特征在于：其中微蚀的控制条件包括：H2SO4浓度2-4％；过硫酸钠40-80g/L；温度为25±5℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230425 |
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