[发明专利]复合式基板的制造方法

说明书

本发明公开了一种复合式基板的制造方法。尤指铜箔与陶瓷基板以共晶反应键合的复合式基板的制造方法，是先将铜箔的表面进行清洗，去除表面油污或污垢；再以pH小于3的药水对铜箔表面进行处理，让铜箔表面受药水蚀刻粗糙化以及于铜箔表面形成有碎石状微观结构的有机金属复合物的氧化铜膜层；续将铜箔的氧化铜膜层与陶瓷基板表面贴合，并将铜箔加热至共晶温度，使铜箔与其表面的氧化铜膜层产生共晶反应，进而键合铜箔与陶瓷基板。

技术领域

本发明涉及一种复合式基板的制造方法，尤指铜箔与陶瓷基板以共晶反应键合的复合式基板的制造方法。

背景技术

铜箔与陶瓷形成复合式基板的方式为直接铜接合技术(简称DCB，Direct CopperBonding或简称DBC，Direct Bonding Copper)，早期为使用干式制程，系将铜箔至于真空炉中，使铜箔在氧元素气氛下表面生成氧化铜，接着将含有氧化铜层的铜箔贴合于具氧化物表层的陶瓷基板表面，在温度下于真空炉中共晶烧结，铜箔将直接键合于陶瓷基板表面，此种作法铜箔两面都会形成氧化铜，不利铜箔单面与陶瓷基板共晶键合。再者，亦有相关业者利用碱性药水让铜箔表面长出由氧化铜与氧化亚铜所组成的黑色绒毛所构成，让铜箔能单面形成氧化铜层，但此种作法有下列缺失：

1、由于氧化铜膜层是直接由铜箔表面长成，因此铜箔表面的粗糙度不足，必须在进行氧化铜膜层制作前，需先将铜箔表面粗糙化，增加共晶反应时的结合力，导致制程复杂。

2、氧化铜膜层的黑色绒毛长成的速度慢，容易断裂脱落，除了制成时间增长外，共晶反应时的结合力也会大幅下降，且铜箔置于空气中，氧化铜膜层会持续增生，导致其厚度不易控制。

3、碱性药水使用后所产生的废水，较不符合环保，且废水的处理成本较高。

4、氧化铜膜层内会形成许多细小的空隙，在共晶烧结时会因共晶液相的流动能力较差，使空隙中的气体无法排出，造成复合式基板制成后，铜箔与陶瓷的间夹杂许多气隙，除了会使热传导能力下降外，也会使结合强度降低。

因此，要如何解决上述现有技术存在的问题与缺失，即为相关业者所亟欲研发的课题所在。

发明内容

本发明的主要目的在于，利用pH小于3的药水对铜箔表面进行处理，让铜箔表面粗糙化以及生成碎石状微观结构的机金属复合物的氧化铜膜层，提高铜箔与陶瓷基板的结合力，且氧化铜膜层厚度容易控制，并可降低成本增加生产速度。

本发明的次要目的在于，利用铜箔表面所设置的遮蔽区，让形成于铜箔表面的氧化铜膜层内形成有逃气空间，以使铜箔单面与陶瓷基板共晶键合时，增加共晶液相的流动能力，降低复合式基板制成时，铜箔与陶瓷之间所夹杂的气隙数量，大幅提升复合式基板的热传导能力以及结合强度。

为达上述目的，本发明的复合式基板的制造方法于实施时，使先将铜箔的表面进行清洗，去除表面油污或污垢；再以pH小于3的药水对铜箔表面进行处理，让铜箔表面受药水蚀刻粗糙化以及于铜箔表面形成有碎石状微观结构的有机金属复合物的氧化铜膜层；续将铜箔的氧化铜膜层与陶瓷基板表面贴合，并将铜箔加热至共晶温度，使铜箔与其表面的氧化铜膜层产生共晶反应，进而键合铜箔与陶瓷基板。

前述的复合式基板的制造方法，其中该药水至少包含有含量介于2％～20％重量比的过氧化氢、2％～20％重量比的硫酸以及0.5％～5％重量比的含氮杂环化合物的促进剂，促进剂是用以增强氧化铜膜层结合力。

前述的复合式基板制造方法，其中该促进剂含有烷基、苯基、氨基或羟基。

前述的复合式基板的制造方法，其中该陶瓷基板为氮化铝陶瓷基板、氧化铝陶瓷基板或氮化硅陶瓷基板。

前述的复合式基板的制造方法，其中该铜箔的表面进行清洗完毕后，系先于铜箔表面设置有遮蔽区，再以PH小于3的药水对铜箔表面进行处理，以使氧化铜膜层不会形成于遮蔽区，使氧化铜膜层内形成有逃气空间。