CN116751070A - 一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 - Google Patents
一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116751070A CN116751070A CN202310799689.8A CN202310799689A CN116751070A CN 116751070 A CN116751070 A CN 116751070A CN 202310799689 A CN202310799689 A CN 202310799689A CN 116751070 A CN116751070 A CN 116751070A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum foil
- ceramic
- aluminum
- clad substrate
- titanium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 101
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 164
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 163
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 131
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 9
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 claims abstract description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
- C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板，涉及半导体领域，旨在解决陶瓷覆铝基板制备复杂的问题，其技术方案要点是：步骤一：采用CAPD工艺，在真空炉内将靶材和铝箔作为双阴极，在铝箔上施加偏压，挡板将靶材遮挡，接通电源后产生辉光放电，使氩气电离成等离子状态，轰击铝箔，铝箔的氧化层在氩离子轰击下发生破碎去除；将挡板移除，以钛靶作为阴极，氩离子轰击靶材溅射出的钛沉积至铝箔表面形成钛层；步骤二：将铝箔沉积钛活性金属层的一面与陶瓷表面贴合叠片，加压烧结，使陶瓷与铝箔焊接。本发明的一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板工艺简单成本低，质量高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，更具体地说，它涉及一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板。
背景技术
随着节能高效的大力推进和半导体技术的迅猛发展，对电路小型化、高密度、高可靠性、大功率化提出了更高的要求，对大功率密度封装基板的关注度也日益提高。相比覆铜陶瓷基板，铝膨胀系数低于铜，和陶瓷的膨胀性能更加匹配，且铝熔点低，塑性好，因此覆铝陶瓷基板具有更好的抗热震性能和耐热循环性能。氮化物陶瓷因其耐高温和热稳定性好、介电常数和介质损耗低、耐磨损、耐腐蚀等优异的性能，在IGBT模块封装中备受青睐。目前在氮化物陶瓷表面覆铝的难点较高，铝与氮化物瓷片的润湿性差，低温时几乎不会润湿，高温时虽然润湿性增加，但此时温度超出铝的熔点，使铝在氮化物瓷片表面成型差。此外铝易氧化，铝箔表面形成的氧化膜增加了氮化物陶瓷表面覆铝的难度。
阴极电弧等离子体沉积（CAPD）是一种基于等离子体技术的薄膜制备技术，在真空条件下可制备金属、化合物、陶瓷薄膜、半导体和超导体等薄膜，相对目前其它溅射沉积的方法，CAPD具有离化率高，离化离子动能较高（40~100eV）、生产效率高、膜层均匀性好的特点。
目前关于陶瓷表面覆铝的相关技术专利包括几种：一、陶瓷浸高温铝液进行表面覆铝，如专利US6183875 B1，但此种方法形成的铝膜均匀性较差；二、采用溅射沉积工艺在陶瓷表面生成铝箔，如CN110191869B和CN102756515B此方法生成的铝箔较薄，一般μm级别，需在此基础上钎焊加厚铝箔，工艺复杂，且溅射的铝箔易氧化，增加钎焊难度；三、丝网印刷方法，如CN113511915B在陶瓷表面丝印铝合金浆料，高温烧结后形成铝润湿层，之后通过钎焊方式焊接铝箔。除第一种方法外，第二第三种方法都是预先在瓷片表面形成铝箔，后通过钎焊方式制备覆铝陶瓷基板，钎焊的铝箔均需提前处理去除其表面氧化层，一般使用化学腐蚀的方法，工艺复杂，污染环境，增加成本。
因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。
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基于CAPD工艺的陶瓷覆铝基板以及制备方法，通过创新性的工艺选择，避免了常规的开发流程和技术难度，简化了工艺流程，降低了生成成本。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：铝箔沉积钛活性金属层；
采用CAPD工艺，在真空炉内将靶材和铝箔作为双阴极，在铝箔上施加偏压，当炉内抽真空后通入氩气至工作气压，利用挡板将靶材遮挡，接通电源后炉内产生辉光放电，使炉内氩气电离成等离子状态，轰击铝箔表面，铝箔表面的氧化层在氩离子轰击下发生破碎去除；在铝箔表面氧化层去除后，将挡板移除，以钛靶作为阴极，氩离子轰击靶材溅射出的钛沉积至铝箔表面形成1~5μm钛层；
步骤二：钎焊陶瓷；
将铝箔沉积钛活性金属层的一面与陶瓷表面贴合叠片，在真空炉内加压烧结，使陶瓷与铝箔焊接。
通过采用上述技术方案，
本发明进一步设置为：在步骤一中的CAPD工艺去除铝箔氧化膜，其真空炉的腔内真空度为10-4~10-3Pa, 氩气压力25~50Pa，铝箔电压500~800V，时间5~30min。
本发明进一步设置为：在步骤一中铝箔表面沉积钛活性金属层的真空度为10-4~10-3Pa，氩气压力25~50Pa，铝箔电压200~350V，靶材电压600~1000V，沉积时间20~120min。
本发明进一步设置为：所述靶材与铝箔的间距为8~15mm。
本发明进一步设置为：在步骤二中钎焊陶瓷烧结在真空气氛中进行，真空度10-3~10-2 Pa，烧结温度630~655℃，保温时间20~60min。
本发明进一步设置为：在步骤二中加压烧结时叠层方向施加0.2N/cm2以上0.8N/cm2以下的压力。
本发明进一步设置为：所述陶瓷为氮化铝或氮化硅陶瓷。
本发明进一步设置为：所述陶瓷的厚度为0.15-0.8mm，陶瓷表面粗糙度Ra0.2~0.6μm。
本发明进一步设置为：所述铝箔为高纯铝箔，铝含量≥99.99%，厚度为0.2~0.8mm。
本发明同时提供一种陶瓷覆铝基板，由上述的制备方法制备获得。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的关键在于铝箔表面氧化层的去除和钛活性金属层的沉积，沉积的钛活性金属层均匀性好，与铝箔结合性好；之后通过钎焊实现氮化物陶瓷与铝箔的焊接，氮化物陶瓷与铝箔的焊接过程与AMB的烧结原理类似，铝钛合金在630~655℃之间发生熔融，液态钛浸润陶瓷表面，并与氮化物瓷片间发生反应，生成钛氮的结合层，达到钎焊铝箔与氮化物陶瓷的目的。
本发明去除铝箔氧化层和沉积钛活性金属层都在同一炉中完成，不需对铝箔提前处理，不需通过化学腐蚀的方法去除铝箔表面氧化层，缩短了工艺流程，节省了生产成本，减少了环境污染，溅射沉积的钛活性金属层与铝箔结合好，膜层均匀致密，且铝箔和钛活性金属层之间无氧化物残余，降低了铝箔与氮化物陶瓷钎焊的难度。本发明的陶瓷覆铝基板的制备方法生产流程短、良率高、易操作、可实现批量生产。
附图说明
图1是本发明的过程流程图；
图2是本发明产品的结构示意图；
图3是本发明实施例一的产品截面SEM图。
图中：1、铝箔层；2、铝箔层；3、中间陶瓷层；4、陶瓷与铝箔钎焊结合层；5、陶瓷与铝箔钎焊结合层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
本发明基于CAPD工艺的原理如下：真空炉内将靶材和铝箔作为双阴极，铝箔上施加一定偏压，当炉内抽真空至一定程度后通入氩气至一定工作气压，利用挡板将靶材遮挡，接通电源后炉内产生辉光放电，使炉内氩气电离成等离子状态，不断轰击铝箔表面，铝箔表面的氧化层在氩离子轰击下发生破碎，从而达到去除铝箔表面的氧化层和污染物的目的。
使用双阴极的目的在于:
1. 铝箔作为阴极，使轰击的离子具有较高的能量，可以达到去除其表面氧化膜的目的，铝箔表面氧化膜的与铝箔本身间是有一定结合力的，普通的离子能量只能达到清洁的目的；
2. 沉积过程中，铝箔也作为阴极目的是为了增加沉积的离子能量，增加其与铝箔的结合，为后期钎焊陶瓷准备。铝箔所施加的电压对于靶材电压是很低的，粒子轰击作用相对靶材极较弱的，铝箔最外层被离子轰击，可以提高其表层原子的活性，使靶材极溅射出来的粒子更容易吸附在工件表面并渗进次外层，形成具有特殊性能的表面改性层。
使用挡板的目的在于：
1. 在铝箔去除的过程中避免靶材被离子轰击；
2. 避免靶中毒的现象。
在铝箔表面氧化层去除后，将靶材挡板移除，以钛靶作为阴极，氩离子轰击靶材溅射出的钛沉积至铝箔表面形成1~5μm钛层。通过调节气压，源极电压，工件电压，极间距等工艺参数可以控制涂层的厚度以及质量，从而制得满意的涂层。
CAPD产生的高能量离子轰击铝箔使钛和铝在界面处强烈的原子混合，形成薄的过渡结合层，增强了钛与铝箔的结合力。该方法通过溅射清洗去除铝箔表面氧化层，避免使用化学腐蚀的方法，缩短了工艺流程，减少环境污染。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供了一种基于CAPD工艺的陶瓷覆铝基板，具有如下技术特征：包括氮化物陶瓷基底层、铝箔层以及溅射在铝箔上的活性金属层。
采用CAPD工艺，利用电离的氩离子冲击铝箔，将铝箔表面的氧化膜去除，之后在去除氧化膜的铝箔表面溅射一层活性金属层，与氮化物瓷片叠片后在真空炉内加压烧结，得到氮化物覆铝陶瓷基板。
其中陶瓷为氮化铝或氮化硅陶瓷，陶瓷底片的厚度为0.15-0.8mm，陶瓷表面粗糙度Ra0.2~0.6μm。
铝箔为高纯铝箔，铝含量≥99.99%，厚度为0.2~0.8mm。
活性金属层为钛层，厚度1~5μm。
本发明的第二方面，提供了一种基于CAPD工艺的陶瓷覆铝基板的制备方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤一，铝箔沉积钛活性金属层，采用CAPD工艺，在真空炉内将靶材和铝箔作为双阴极，在铝箔上施加偏压，当炉内抽真空后通入氩气至工作气压，利用挡板将靶材遮挡，接通电源后炉内产生辉光放电，使炉内氩气电离成等离子状态，轰击铝箔表面，铝箔表面的氧化层在氩离子轰击下发生破碎去除；在铝箔表面氧化层去除后，将挡板移除，以钛靶作为阴极，氩离子轰击靶材溅射出的钛沉积至铝箔表面形成1~5μm钛层；
步骤二，钎焊陶瓷，将铝箔沉积钛活性金属层的一面与陶瓷表面贴合叠片，在真空炉内加压烧结，使陶瓷与铝箔焊接。
步骤一中的CAPD工艺去除铝箔氧化膜的炉腔真空度10-4~10-3Pa, 氩气压力25~50Pa，铝箔电压500~800V，时间5~30min；铝箔表面沉积钛活性金属层的真空度10-4~10-3Pa，氩气压力25~50Pa，铝箔电压200~350V，靶材电压600~1000V，靶材与铝箔间距8~15mm，沉积时间20~120min。
步骤二中钎焊陶瓷烧结在真空气氛中进行，真空度10-3~10-2Pa，烧结温度630~655℃，保温时间20~60min，叠层方向施加0.2N/cm2以上0.8N/cm2以下的压力。
实施例一：
一种陶瓷覆铝基板的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将0.2mm铝箔清洗干净后装入CAPD炉内，开启CAPD设备电源，炉内抽真空至10-4Pa，通入氩气，氩气压力35Pa，设置可移动的挡板挡在靶材和铝箔之间，铝箔施加偏压650V，铝箔表面氧化膜去除时间10min；去除铝箔表面氧化膜后降低铝箔电压至250V，氩气压力40Pa，移开靶材挡板，靶材电压800V, 靶材与铝箔间距10mm，沉积时间40min，得到表面4μm钛活性金属层的铝箔；
S2. 清洗氮化硅瓷片，陶瓷厚度0.3mm,将铝箔沉积有钛活性金属层的表面与陶瓷表面贴合叠片，放入真空烧结炉内，叠层方向施加0.4 N/cm2压力，炉内抽真空至10-3Pa，烧结温度630℃，保温时间30min，随炉冷却至室温，得到表面覆铝的氮化硅陶瓷基板，其结构如图2所示，其中标注1为铝箔层；标注2为铝箔层；标注3为中间陶瓷层；标注4为陶瓷与铝箔钎焊结合层；标注5为陶瓷与铝箔钎焊结合层。
实施例二：
一种陶瓷覆铝基板的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将0.4mm铝箔清洗干净后装入CAPD炉内，开启CAPD设备电源，炉内真空度抽至10-4Pa，通入氩气，氩气压力30Pa，设置可移动的挡板挡在靶材和铝箔之间，铝箔施加偏压600V，铝箔表面氧化膜去除时间15min；去除铝箔表面氧化膜后降低铝箔电压至350V，氩气压力30Pa，移开靶材挡板，靶材电压750V, 靶材与铝箔间距12mm，沉积时间20 min，得到表面2μm钛活性金属层的铝箔；
S2. 清洗氮化铝瓷片，陶瓷厚度0.4mm,将铝箔沉积有钛活性金属层的表面与陶瓷表面贴合叠片，放入真空烧结炉内，叠层方向施加0.6N/cm2压力，炉内抽真空至10-3Pa，烧结温度650℃，保温时间40min，随炉冷却至室温，得到表面覆铝的氮化铝陶瓷基板。
陶瓷与铝箔结合测试：
本发明具体实施例一的产品的截面用水晶胶镶嵌后，用砂纸对其打磨抛光镜面，用SEM观察截面图，如图3所示，产品截面平整，瓷片与铝箔结合良好，无孔洞。
本发明具体实施例一的产品结合力测试，将所获得陶瓷覆铝基板进行图形蚀刻制样测试条，测试条规格宽度5mm，利用剥离力测试机进行90°剥离测试，陶瓷钎焊的铝箔被直接拉裂、拉断，剥离分离面在铝箔侧，表明本发明实施例一的产品的陶瓷与铝箔的连接强度高于铝箔的抗拉强度，满足电力电子器件封装使用要求。
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)
1.一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：铝箔沉积钛活性金属层；
采用CAPD工艺，在真空炉内将靶材和铝箔作为双阴极，在铝箔上施加偏压，当炉内抽真空后通入氩气至工作气压，利用挡板将靶材遮挡，接通电源后炉内产生辉光放电，使炉内氩气电离成等离子状态，轰击铝箔表面，铝箔表面的氧化层在氩离子轰击下发生破碎去除；在铝箔表面氧化层去除后，将挡板移除，以钛靶作为阴极，氩离子轰击靶材溅射出的钛沉积至铝箔表面形成1~5μm钛层；
步骤二：钎焊陶瓷；
将铝箔沉积钛活性金属层的一面与陶瓷表面贴合叠片，在真空炉内加压烧结，使陶瓷与铝箔焊接。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：在步骤一中的CAPD工艺去除铝箔氧化膜，其真空炉的腔内真空度为10-4~10-3Pa, 氩气压力25~50Pa，铝箔电压500~800V，时间5~30min。
3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：在步骤一中铝箔表面沉积钛活性金属层的真空度为10-4~10-3Pa，氩气压力25~50Pa，铝箔电压200~350V，靶材电压600~1000V，沉积时间20~120min。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：所述靶材与铝箔的间距为8~15mm。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：在步骤二中钎焊陶瓷烧结在真空气氛中进行，真空度10-3~10-2 Pa，烧结温度630~655℃，保温时间20~60min。
6.根据权利要求1或5所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：在步骤二中加压烧结时叠层方向施加0.2N/cm2以上0.8N/cm2以下的压力。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：所述陶瓷为氮化铝或氮化硅陶瓷。
8.根据权利要求7所示的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：所述陶瓷的厚度为0.15-0.8 mm，陶瓷表面粗糙度Ra0.2~0.6μm。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铝基板的制备方法，其特征在于：所述铝箔为高纯铝箔，铝含量≥99.99%，厚度为0.2~0.8mm。
10.一种陶瓷覆铝基板，其特征在于：由上述权利要求1-9任一项所述的制备方法制备获得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310799689.8A CN116751070B (zh) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | 一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310799689.8A CN116751070B (zh) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | 一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116751070A true CN116751070A (zh) | 2023-09-15 |
| CN116751070B CN116751070B (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=87956892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310799689.8A Active CN116751070B (zh) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | 一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116751070B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117594359A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 铝电解电容器阳极烧结箔及其制备方法 |
| CN117956696A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-30 | 江苏富乐华功率半导体研究院有限公司 | 一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4729504A (en) * | 1985-06-01 | 1988-03-08 | Mizuo Edamura | Method of bonding ceramics and metal, or bonding similar ceramics among themselves; or bonding dissimilar ceramics |
| US5009359A (en) * | 1989-05-13 | 1991-04-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for joining workpieces of metal or ceramic by boundary surface diffusion |
| JPH04254479A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-09-09 | Nippon Soken Inc | 金属との接合層を有するセラミックス基体及びその製造方法 |
| JPH082978A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-09 | Sony Corp | セラミックと金属の接着方法 |
| JP2594475B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1997-03-26 | 電気化学工業株式会社 | セラミックス回路基板 |
| US6106960A (en) * | 1995-02-09 | 2000-08-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined articles, corrosion-resistant joining materials and process for producing joined articles |
| CN101048277A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-10-03 | 亨克尔两合股份公司 | 制成制品和在有机或无机涂层之前用陶瓷氧化物阳极氧化涂覆铝基底的方法 |
| DE102009060938A1 (de) * | 2009-12-22 | 2011-06-30 | HTM Reetz GmbH, 12555 | Verfahren zur Herstellung von Keramik-Keramik- Verbindungen und Keramik-Metall-Verbindungen |
| CN102756515A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 比亚迪股份有限公司 | 一种陶瓷覆铝基板及其制备方法 |
| CN103493608A (zh) * | 2011-03-18 | 2014-01-01 | 应用材料公司 | 具有多层的导电箔及形成该导电箔的方法 |
| CN104446592A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 河北工业大学 | 一种陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属的大面积连接方法 |
| JP2016052979A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法 |
| CN106282950A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-04 | 深圳市第四能源科技有限公司 | 一种提高锂电池负极铝箔集电极电性能的方法 |
| CN109773198A (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-21 | 河南智联寰宇知识产权运营有限公司 | 钎焊陶瓷的方法 |
| US20210111304A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-15 | National Chung-Shan Institute of Sceince and Technology | Surface modification method of aluminum nitride ceramic substrate |
| CN114349471A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-15 | 深圳思睿辰新材料有限公司 | 一种用于igbt封装的陶瓷覆铝板及其制备方法 |
-
2023
- 2023-07-03 CN CN202310799689.8A patent/CN116751070B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4729504A (en) * | 1985-06-01 | 1988-03-08 | Mizuo Edamura | Method of bonding ceramics and metal, or bonding similar ceramics among themselves; or bonding dissimilar ceramics |
| US5009359A (en) * | 1989-05-13 | 1991-04-23 | Forschungszentrum Julich Gmbh | Process for joining workpieces of metal or ceramic by boundary surface diffusion |
| JP2594475B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1997-03-26 | 電気化学工業株式会社 | セラミックス回路基板 |
| JPH04254479A (ja) * | 1991-02-05 | 1992-09-09 | Nippon Soken Inc | 金属との接合層を有するセラミックス基体及びその製造方法 |
| JPH082978A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-09 | Sony Corp | セラミックと金属の接着方法 |
| US6106960A (en) * | 1995-02-09 | 2000-08-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Joined articles, corrosion-resistant joining materials and process for producing joined articles |
| CN101048277A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-10-03 | 亨克尔两合股份公司 | 制成制品和在有机或无机涂层之前用陶瓷氧化物阳极氧化涂覆铝基底的方法 |
| DE102009060938A1 (de) * | 2009-12-22 | 2011-06-30 | HTM Reetz GmbH, 12555 | Verfahren zur Herstellung von Keramik-Keramik- Verbindungen und Keramik-Metall-Verbindungen |
| CN103493608A (zh) * | 2011-03-18 | 2014-01-01 | 应用材料公司 | 具有多层的导电箔及形成该导电箔的方法 |
| CN102756515A (zh) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | 比亚迪股份有限公司 | 一种陶瓷覆铝基板及其制备方法 |
| JP2016052979A (ja) * | 2014-09-04 | 2016-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | セラミックス部材とアルミニウム部材とを接合する方法 |
| CN104446592A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 河北工业大学 | 一种陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属的大面积连接方法 |
| CN106282950A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-04 | 深圳市第四能源科技有限公司 | 一种提高锂电池负极铝箔集电极电性能的方法 |
| CN109773198A (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-21 | 河南智联寰宇知识产权运营有限公司 | 钎焊陶瓷的方法 |
| US20210111304A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-15 | National Chung-Shan Institute of Sceince and Technology | Surface modification method of aluminum nitride ceramic substrate |
| CN114349471A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-15 | 深圳思睿辰新材料有限公司 | 一种用于igbt封装的陶瓷覆铝板及其制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117594359A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 铝电解电容器阳极烧结箔及其制备方法 |
| CN117594359B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-04-26 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 铝电解电容器阳极烧结箔及其制备方法 |
| CN117956696A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-30 | 江苏富乐华功率半导体研究院有限公司 | 一种覆铝陶瓷薄膜电路板的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116751070B (zh) | 2023-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116751070B (zh) | 一种陶瓷覆铝基板的制备方法及其制备的陶瓷覆铝基板 | |
| CN108520855B (zh) | 一种纳米银浆提高陶瓷覆铜板可靠性的方法 | |
| CN109930125B (zh) | 一种金刚石-铝复合材料的磁控溅射镀膜方法 | |
| WO2003049180A1 (fr) | Module de maintien electrostatique sans pince et systeme de refroidissement | |
| WO1991016805A1 (en) | Ceramic circuit board | |
| CN109112495A (zh) | 陶瓷基板真空磁控溅射镀铜工艺 | |
| CN105330340A (zh) | 一种用于钎焊的氧化铝陶瓷金属化方法 | |
| CN106958009A (zh) | 一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法 | |
| CN111943708B (zh) | 一种结合丝网印刷与激光表面熔敷的氮化铝陶瓷覆铜方法 | |
| CN112851406B (zh) | 一种在氮化铝陶瓷表面敷镍或敷镍合金的方法 | |
| CN109136848A (zh) | 一种基于pvd沉积方法的氮化铝陶瓷板和金属的连接方法 | |
| CN110734295A (zh) | 一种氮化铝陶瓷覆铜板的制备方法 | |
| CN111192831A (zh) | 用于高导热氮化硅陶瓷基板的表面金属化方法及其封装基板 | |
| CN112979351A (zh) | 一种多层金属覆膜氮化硅陶瓷基板及制备方法 | |
| JP3136390B2 (ja) | 半田接合方法及びパワー半導体装置 | |
| CN115466131A (zh) | 一种氮化铝陶瓷表面金属化的方法 | |
| CN102756515A (zh) | 一种陶瓷覆铝基板及其制备方法 | |
| CN115626835A (zh) | 一种陶瓷基覆铜板的制造方法及其产品 | |
| CN113463054B (zh) | 介质滤波器全磁控溅射多层复合金属化方法 | |
| CN111302833A (zh) | 改善铝对氧化铝陶瓷润湿性的方法 | |
| CN110642644A (zh) | 一种氮化铝陶瓷覆铜板及其制备方法 | |
| CN115028477A (zh) | 一种dsc陶瓷金属化技术及其制备的陶瓷封装基板 | |
| CN114685178A (zh) | 一种基于pvd沉积方法的陶瓷板和金属薄膜连接方法 | |
| CN111885852A (zh) | 一种陶瓷覆铜板的制备方法 | |
| CN117460174B (zh) | 一种图案化amb陶瓷覆铜板的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |