[发明专利]一种陶瓷基板直接金属化方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种陶瓷基板金属化方法，尤其涉及一种在陶瓷表面直接金属化的方法。

背景技术

陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性及电气性能，广泛应用于功率电子、电子封装、混合微电子与多芯片模块等领域 。到目前为止，陶瓷基板是电子工业中最常用的基板材料，陶瓷表面金属化的方法主要有：Mo-Mn 法，活性金属法，化学镀，真空蒸发法，化学气相沉积法等。针对陶瓷基板金属化，国内蔡勇等人用磁控溅射的方法使基板表面金属化；宋秀峰等利用阳极氧化技术在氧化铝陶瓷基板上化学镀铜，但是通过阳极氧化的氧化铝与氧化铝陶瓷不同；徐丽娜等研究了一种无需氯化亚锡敏化、基于分子自组装膜吸附钯的活化方法，引发了在氧化铝粉末表面的化学镀铜；増田誠治研究了通过咪唑硅烷和氯化钯使氧化铝粉体活化，实施了在其表面进行化学镀铜；可见陶瓷基板金属化的研究报道只限于能镀上一层薄铜，应用于电子工业中的陶瓷基板铜厚一般在18um以上，目前必须克服的难点是在陶瓷基板表面金属化后，再加厚铜层至所需厚度，同时具有所要求的优良性能，所以上述研究方法还无法真正在实际中得到应用。

目前，中国专利CN200510047855.0“陶瓷基片溅射铜箔生产方法”公开了陶瓷基片溅射铜箔生产方法，是采用非平衡磁控溅射方法生产陶瓷覆铜基片。中国专利CN101798238.A“陶瓷金属化的方法”公开了陶瓷金属化的方法，是采用金纳米粒子溶液做活化剂，活化后的陶瓷基板直接化学镀镍，因使用金纳米粒子，致使生产成本上升。日本住友电气工业株式会社发明专利CN95108652.9“具有光滑镀层的金属化陶瓷基片及其制造方法”在氮化铝陶瓷基片素坯上涂敷和W ／或Mo 的金属化料浆，压平、烧结，并形成上述的一层或多层镀层等等。美国专利U.A pat NO.4008343使用一种胶体钯预处理液使化学镀能顺利进行，但基体与镀层的附着力不强。

上述方法不同程度地存在一些问题，如：真空法虽易上马，但价格贵、不易批量生产；金属纳米粒子做活化剂致使生产成本上升；化学气相沉积法，设备复杂，不易生产等等；而化学镀法设备简单，价格便宜，便于批量自动化生产。

金属化后的陶瓷基板的主要功能是作为互连器件的电导体和将器件上的热传出去的热导体。直接金属化得到的陶瓷基板其铜层（或其他金属层）直接与基板结合，镀层均匀、完整，附着强度高，大大改善基板散热效率，工艺稳定，力学性能较好。因此陶瓷表面金属化对工业的发展具有重要意义。

发明内容

本发明是要提供一种陶瓷基板直接金属化方法，直接金属化得到的陶瓷基板其铜层（或其他金属层）直接与基板结合，镀层均匀、完整，附着强度高，大大改善基板散热效率，工艺稳定，力学性能较好。

一种陶瓷基板直接金属化方法，陶瓷基板表面前处理后，通过化学镍形成1-3um的化学镍层，在高温状态下使与陶瓷基板面接触的镍氧化，再在化学镍层上闪镀0.3-0.5um的新鲜镍层，最后在新鲜镍层上通过电镀方式加厚铜。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的陶瓷基板层的材质是氧化铝陶瓷基板。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的陶瓷基板层的材质是氮化铝陶瓷基板。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的陶瓷基板表面前处理是室温下超声清洗，取出后用去离子水冲洗。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的陶瓷基板为氧化铝陶瓷时，陶瓷基板前处理是：在10%-20%的氢氧化钠溶液中处理2-4分钟，自然风干后在400-600℃烘烤0.5-1小时，然后在室温下超声清洗，取出后用去离子水冲洗。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述清洗后的陶瓷基板进行化学镀镍，其化学镍流程为活化—加速—化学镍。

一种陶瓷基板直接金属化方法，其化学镍的药水是硫酸镍、次亚磷酸钠、硼酸和柠檬酸钠组成的水溶液，化学镍药水中硫酸镍的浓度为15-25g/L，次亚磷酸钠浓度为20-30g/L，硼酸的浓度为25-35g/L，柠檬酸钠的浓度为45-55g/L。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的将化学镀镍后的陶瓷基板进行高温氧化处理，是在300-400℃的高温下烘烤1-3小时，将厚度为1-3um的镍层氧化，生成氧化镍层。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的在有氧化镍层的陶瓷基板上闪镀新鲜镍层，其闪镀药水可以是硫酸镍镀镍、氨基磺酸镀镍、氯化镍镀镍；其闪镀电流密度为20-50ASF；其闪镀时间为2-4分钟。

一种陶瓷基板直接金属化方法，所述的在新鲜镍层上电镀铜，其电镀铜药水是低内应力硫酸铜镀铜药水。

[附图说明]