[发明专利]氮化铝陶瓷板金属化的方法

说明书

本发明涉及氮化铝陶瓷板金属化的方法，包括以下步骤：对氮化铝陶瓷板表面进行清洗，在氮化铝陶瓷板表面形成设定厚度的钛导电层；将表面镀钛的氮化铝陶瓷板作为阴极，并置于电解槽中，精铜为阳极；将氮化铝陶瓷板置于热处理炉中,然后加热升温，钛导电层向氮化铝渗透形成TiN冶金过渡层和单质铝；继续加热升温，通过超声波发生装置向氮化铝陶瓷板发出超声波，使液态的单质铝振动流出，稳固TiN冶金过渡层；进一步加热升温，钛导电层向铜镀层渗透形成TiCu冶金过渡层。相对现有技术，本发明能使TiN冶金过渡层中的液态单质铝振动，使得液态单质铝熔合并排出至氮化铝陶瓷板外，提升铜镀层和钛导电层的连接强度，提升产品质量和成品率。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属化领域，涉及氮化铝陶瓷板金属化的方法。

背景技术

在功率电子器件发展的今天，新型氮化铝陶瓷(AlN)由于其良好的导热性能(导热系数可达到150-300W/m·K，是氧化铝陶瓷的7～8倍)和机械强度、无毒副作用，以及与硅、锗等半导体材料的膨胀系数相似性，已经逐步代替了传统封装材料氧化铝和氧化铍陶瓷。

然而氮化铝陶瓷较难实现与电子芯片的直接连接，需将其表面金属化，而金属化一般都采用表面覆铜的方式。覆铜后的氮化铝陶瓷既有氮化铝陶瓷良好的导热性，同时又有金属铜良好的导电性。但由于氮化铝与铜的膨胀系数相差较大，即润湿角相差过大，氮化铝与铜的结合较难，为此选择合适的氮化铝陶瓷板金属化方法就显得尤为重要。

目前，国内外有关氮化铝陶瓷板金属化的技术报道很多，基本原理都是在直接覆铜法的基础上加以改进。现有技术中也有通过钛和铜结合实现其表面金属化，如发明专利申请号201410031911.0的氮化铝陶瓷板金属化的方法，提到了氮化铝与铜镀层的中间钛导电层，能与氮化铝陶瓷板之间形成TiN冶金过渡层(AlN+Ti→TiN+Al)，也与金属铜之间形成TiCu冶金过渡层(Cu+Ti→TiCu)，这两种冶金过渡层的存在增强了氮化铝与铜之间的结合力；同时氮化铝陶瓷板覆钛后具有导电性，因此可在氮化铝覆钛的表面上通过化学电镀方法直接获得铜镀层，以取代直接覆铜法中的铜箔；但是形成TiN冶金过渡层(AlN+Ti→TiN+Al)过程中产生铝单质，在形成TiCu冶金过渡层过程中需要加热至800～900℃，Al被加热呈液态，无法排除，影响到了生产质量，成品率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮化铝陶瓷板金属化的方法，所要解决的技术问题是：形成TiCu冶金过渡层过程中需要加热至800～900℃，Al被加热呈液态，无法排除，影响到了生产质量，成品率低下。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：氮化铝陶瓷板金属化的方法，包括以下步骤：

步骤S1：对氮化铝陶瓷板表面进行清洗，通过真空磁控溅射镀在氮化铝陶瓷板表面形成设定厚度的钛导电层；

步骤S2：将表面镀钛的氮化铝陶瓷板作为阴极，并置于盛有酸性硫酸铜镀液的电解槽中，精铜为阳极，控制阴极电流密度和电镀时间获得相应厚度的铜镀层；

步骤S3：将表面先后镀覆了钛导电层和铜镀层的氮化铝陶瓷板置于热处理炉中,向热处理炉中充满氩气，然后加热升温，当温度达到300～400℃时保温25～30min，钛导电层向氮化铝渗透形成TiN冶金过渡层和单质铝；

步骤S4：继续加热升温，当温度达到600～700℃时保温10～15min，同时通过超声波发生装置向氮化铝陶瓷板发出超声波，并持续10～15min，使液态的单质铝振动流出，稳固TiN冶金过渡层；

步骤S5：进一步加热升温到800～900℃，并保温30～60min，钛导电层向铜镀层渗透形成TiCu冶金过渡层。