[发明专利]陶瓷基体表面金属化涂层组合物、陶瓷基体表面金属化方法及其制备的涂层和陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷金属化技术领域，尤其涉及一种陶瓷基体表面金属化涂层组合物、陶瓷基体表面金属化方法及其制备的涂层和陶瓷。

背景技术

氧化物陶瓷或氮化物被广泛应用于电子电路以及电力元件的封装。在封装过程中，陶瓷表面一般必须首先进行金属化，即在陶瓷表面覆盖金属薄层，随后才能使用焊接工艺将其与其它金属元件相连接而集成一整体。

传统的陶瓷金属化方法主要为（1）钼锰法：通过将钼锰金属粉末直接涂布于陶瓷表面后进行烧结；该方法烧结温度高，成本高，且工艺的应用具有一定的局限性，其一般只能应用于氧化铝陶瓷中，对于氧化锆、氮化铝陶瓷等不适用。（2）HIC法：将贵金属涂料直接丝印在陶瓷表面，然后成型烧结；该方法中贵金属成本高。（3）化学镀镍法：先利用PVD（物理气相沉积）工艺将金属层蒸镀到陶瓷基材表面，然后通过化学镀加厚；该方法中PVD工艺成本高，另外其活化性能苛刻，因此其附着强度一般均不高，尤其是其热膨胀系数又与陶瓷基体不匹配，导致其抗热震性较差，且容易脱落。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的陶瓷基体金属化涂层组合物在陶瓷基体表面形成的金属化层抗热震性较差，容易脱落的技术问题。提供一种抗热震性能优良，不易脱落，且能形成较厚的金属化层，焊接性能好，同时导热导电性能优秀的陶瓷基体表面金属化涂层组合物、陶瓷基体表面金属化方法及其制备的涂层和陶瓷。

本发明的第一个目的是提供一种陶瓷基体表面金属化涂层组合物，包括组份A和组份B，所述组份A选自Cu、Al、Fe、Ni、Co、Zn、Ag、Au、Cd、Ti、Zr或Mg中的两种或两种以上；所述组份B选自陶瓷、W、Mo或Cr中的一种或几种。

本发明的第二个目的是提供一种陶瓷基体金属化方法，步骤包括：步骤包括：

S1，将陶瓷基体表面金属化涂层组合物混匀制备涂料；

S2，在经过前处理的需金属化的陶瓷基体表面涂覆步骤S1所得涂料；

S3，将步骤S2所得表面涂覆有涂料的陶瓷基体干燥后烧结得表面金属化的陶瓷；

其中，陶瓷基体表面金属化涂层组合物为上述陶瓷基体表面金属化涂层组合物。 

本发明的第三个目的是提供上述陶瓷基体金属化方法制备的陶瓷表面金属化涂层，其特征在于，所述金属化涂层材料包括组份A烧结形成的合金与组份B组成的复合材料；所述组份A选自Cu、Al、Fe、Ni、Co、Zn、Ag、Au、Cd、Ti、Zr或Mg中的两种或两种以上；所述组份B选自陶瓷、W、Mo或Cr中的一种或几种。

本发明的第四个目的是提供上述陶瓷基体表面金属化方法制备的陶瓷，包括陶瓷基体及在陶瓷基体表面形成的金属化层，所述金属化涂层材料包括组份A烧结形成的合金与组份B组成的复合材料；所述组份A选自Cu、Al、Fe、Ni、Co、Zn、Ag、Au、Cd、Ti、Zr或Mg中的两种或两种以上；所述组份B选自陶瓷、W、Mo或Cr中的一种或几种。

本发明意外发现，采用本发明的陶瓷基体表面金属化涂层组合物对陶瓷基体表面进行金属化，形成的金属化层抗热震性能优良，不易脱落，且能形成较厚的金属化层，焊接性能好，同时导热导电性能优秀。推测原因可能因为本发明的陶瓷基体表面金属化涂层组合物在烧结时不仅能形成性能优良的金属合金和高熔点物质的复合材料的金属化涂层，而且组合物在烧结时能与陶瓷基体本身反应，形成键合，提高金属化层与陶瓷基体的结合力；本发明的陶瓷基体金属化涂层组合物中的高熔点物质在烧结时，能够形成骨架阻止熔融组份A的团聚，使形成的金属化层均匀铺展，涂层组合物组份A中的高活性金属元素与陶瓷基体在烧结时能发生反应，提高结合力，增强金属化层与陶瓷的结合能力；同时本发明的陶瓷基体表面金属化涂层组合物在烧结时形成了性能优良的金属合金，其导电导热性能优良，及穿插在金属合金网络中的高熔点组份B颗粒组份B均匀分布在金属化层中，网络结构稳定，保证了材料的稳定性，使其组合物性能稳定，涂覆均匀，形成的金属化层均匀，不仅材料与陶瓷基体的结合力强，且材料间的结合力也较强，能够在陶瓷基体表面形成较厚的金属化层也不脱落，制备的金属化层的厚度可达到几十个至上百微米，形成的陶瓷具有较好的焊接性能；而且本发明烧结形成的复合材料具有较低的线性热膨胀系数，从而进一步提高了金属化层的抗热震性性能。

   同时本发明的方法简单，只需将涂层组合物制成涂料后涂覆在需金属化的陶瓷基体表面烧结即可，成本低，易实现，易工艺化，为陶瓷金属化的发展奠定了基础。

具体实施方式