[发明专利]Cu/SiO2

说明书

本发明提供了一种Cu/SiO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将铜盐、纳米二氧化硅、还原剂和保护剂进行水热反应，得到Cu/SiO₂复合材料。本申请还提供了一种利用Cu/SiO₂复合材料制备铜‑陶瓷基板的方法，包括以下步骤：将Cu/SiO₂复合材料与有机溶剂混合，得到纳米铜膏；将所述纳米铜膏印刷于陶瓷基板表面，再进行烧结，最后依次进行光刻、显影和电镀，得到铜‑陶瓷基板。本申请制备铜‑陶瓷基板的过程中，由于Cu/SiO₂复合材料的纳米尺寸效应与其中的纳米SiO₂可与陶瓷基板中的三氧化二铝、氮化铝反应，从而可在较低的烧结温度下实现铜‑陶瓷间的高强度键合。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，尤其涉及Cu/SiO₂复合材料、其制备方法与铜-陶瓷基板的制备方法。

背景技术

对于电力电子封装而言，陶瓷基板由于具有的高热导率，使热量从芯片导出，实现与外界的电互连与热交换，同时还兼具布线(点互连)和机械支撑的功能。目前常用的散热基板主要包括LTCC、 HTCC、DBC以及DPC陶瓷基板等。LTCC和HTCC基板内部金属线路层采用丝网印刷工艺制成，易产生线路粗糙、对位不精准、收缩比例问题，在高导热、高功率密度、高压以及大电流环境下的应用受限。

DBC基板各项性能良好，适用于高耐压大功率。然而，陶瓷基板裸片与金属材料的反应能力低、润湿性差，因此陶瓷基板与铜片之间易产生气孔最终使得结合强度降低；加之金属化工艺复杂，烧结温度相对较高(烧结温度大约为1065℃)，成本一直难以得到有效控制，目前只能应用于有特殊需求的领域。DPC基板是利用薄膜技术完成线路及图形的种子层，再用电化学沉积的方式加厚线路及图形，进而完成整个基板的金属化。但目前DPC基板需要克服的问题是种子层与陶瓷基板反应能力低，易产生气孔使得结合强度降低。

申请号201110310121.2的中国专利公开了低温烧结制备金属化陶瓷基板的方法，其是先在陶瓷基板表面镀一层金属层，然后通过丝网印刷工艺，将纳米金属膏印刷在陶瓷基板表面形成金属膏层，最后在一定的温度和气氛环境下烧结。该方法同样存在DPC基板种子层与陶瓷基板结合强度不足的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种Cu/SiO₂复合材料、其制备方法与铜-陶瓷基板的制备方法，本申请提供的铜-陶瓷基板的制备方法，可在较低的温度下实现铜-陶瓷间的高强度键合。

有鉴于此，本申请提供了一种Cu/SiO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将铜盐、纳米二氧化硅、还原剂和还原剂进行水热反应，得到 Cu/SiO₂复合材料。

优选的，所述铜盐为氯化铜、硫酸铜或硝酸铜；所述保护剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、明胶、聚乙烯醇、月桂酸和油酸中的一种或多种；所述还原剂为水合肼、双氧水、抗坏血酸、甲醛、葡萄糖、多元醇、硼氢化钠、次亚磷酸钠或有机胺。

优选的，所述纳米二氧化硅的尺寸为1～100nm。

本申请还提供了一种Cu/SiO₂复合材料，包括纳米二氧化硅和附着在所述纳米二氧化硅表面的纳米铜。

优选的，所述Cu/SiO₂复合材料的尺寸为1～200nm。

本申请还提供了一种铜-陶瓷基板的制备方法，包括以下步骤：

将Cu/SiO₂复合材料与有机溶剂混合，得到纳米铜膏；所述 Cu/SiO₂复合材料为上述方案所述的制备方法所制备的或上述方案所述的Cu/SiO₂复合材料；