本發(fā)明涉及電子封裝，具體地說是一種dbc陶瓷覆銅板及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、dbc（directbondedcopper）陶瓷覆銅板是一種先進(jìn)的復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于高功率電子設(shè)備、功率模塊、led基板和汽車電子等領(lǐng)域，dbc陶瓷覆銅板通過將銅層附著在陶瓷基板上，結(jié)合了陶瓷材料的高導(dǎo)熱性和電絕緣性以及銅的高導(dǎo)電性和高機(jī)械強(qiáng)度，具有出色的熱性能和機(jī)械穩(wěn)定性，適用于苛刻的工作環(huán)境。

2、目前最常用的陶瓷覆銅板制備方法為活性金屬釬焊法，通常是在合金焊料中添加ti、zr和cr等活性元素，然后作為過渡層鍍?cè)偬沾杀砻?，雖然能夠提升陶瓷基板與導(dǎo)電cu層的結(jié)合強(qiáng)度，但是在濕法刻蝕電路時(shí)，ti和cr難以被一般的腐蝕液腐蝕，僅與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)，制備電路時(shí)需采用多次刻蝕的方式，工藝過于復(fù)雜且成本較高，但是若不在合金焊料添加活性元素，則會(huì)大幅降低導(dǎo)電cu層與陶瓷基板的結(jié)合能力，降低陶瓷覆銅板的熱穩(wěn)定性及剝離強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明研究出一種剝離強(qiáng)度高，導(dǎo)熱能力強(qiáng)、具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定且容易進(jìn)行刻蝕的dbc陶瓷覆銅板及其制備方法。

2、一種dbc陶瓷覆銅板的制備工藝，包括以下步驟：

3、s1：高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板的制備

4、將納米石墨烯浸沒氟鈦酸溶液超聲處理，然后再浸沒在2-羥乙二胺四乙酸溶液中，加入三乙氧基硅烷后進(jìn)行升溫磁力攪拌，過濾干燥得到改性納米石墨烯，將nabh4和乙醇溶液混合置于冰水浴中超聲，得到nabh4溶液，將cucl2、改性納米石墨烯和乙醇溶液混合均勻，加入聚乙烯吡咯烷酮后持續(xù)通入氮?dú)?，然后再置于冰水浴中超聲，密封容器后邊攪拌邊滴加nabh4溶液，在冰水浴中靜置后重復(fù)進(jìn)行離心、過濾和洗滌，最后干燥得到覆銅石墨烯納米顆粒，將覆銅石墨烯納米顆粒與無氧純銅粉混合進(jìn)行冷等靜壓壓制，燒結(jié)后得到石墨烯-銅鑄錠，然后依次進(jìn)行水平連鑄、退火、銑面除氧化層、軋制和脫脂清洗，得到高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板；

5、s2：陶瓷基板脈沖激光沉積cuo過渡層

6、將醋酸銅和乙醇溶液混合置于容器中，調(diào)節(jié)溶液ph后密封容器進(jìn)行振蕩，過濾后依次用去離子水和無水乙醇進(jìn)行洗滌，干燥后得到cuo納米顆粒，用去離子水沖洗陶瓷基板后，依次浸沒在丙酮溶液、氫氟酸溶液和去離子水中進(jìn)行超聲清洗，干燥得到清潔陶瓷基板，將清潔陶瓷基板作為襯底，cuo納米顆粒作為靶材置于脈沖激光沉積系統(tǒng)的沉積室中進(jìn)行沉積鍍膜，在沉積鍍膜的同時(shí)通過加熱后的電熱噴嘴向沉積室內(nèi)通入氧氣等離子體，得到鍍cuo過渡層陶瓷基板；

7、s3：高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板與鍍cuo過渡層陶瓷基板的復(fù)合

8、以高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板-鍍cuo過渡層陶瓷基板-高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板的三明治結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行覆銅板裝配，并使用石英板進(jìn)行夾持，得到預(yù)裝配覆銅板，將預(yù)裝配覆銅板置于真空爐中進(jìn)行釬焊，調(diào)節(jié)真空爐內(nèi)真空度，然后進(jìn)行二段升溫釬焊，冷卻后得到dbc陶瓷覆銅板。

9、進(jìn)一步地，步驟s1高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板的制備，包括以下步驟：

10、s1.1：將2-3份納米石墨烯浸沒在濃度為60-70%的氟鈦酸溶液中，然后利用超聲波發(fā)生器以25-30khz的頻率進(jìn)行8-10分鐘的超聲處理，然后再浸沒在濃度為0.1-0.2mol/l的2-羥乙二胺四乙酸溶液中，加入10-15wt%的三乙氧基硅烷，加熱至45-60℃，然后再進(jìn)行3-4小時(shí)的磁力攪拌，過濾后干燥，得到改性納米石墨烯；

11、s1.2：將nabh4和乙醇溶液以1：（45-50）的質(zhì)量比混合置于0-4℃的冰水浴中，再利用超聲波發(fā)生器超聲10-15分鐘，得到nabh4溶液，將cucl2、改性納米石墨烯和乙醇溶液以1：（0.8-1.2）：（60-80）的質(zhì)量比混合置于容器中，加入0.5-0.8wt%的聚乙烯吡咯烷酮后持續(xù)通入10-15分鐘氮?dú)?，然后再置?-4℃的冰水浴中超聲10-15分鐘，密封容器通過導(dǎo)管滴加25-30wt%的nabh4溶液，邊滴加邊快速攪拌，當(dāng)nabh4溶液滴加完成后繼續(xù)置于0-4℃的冰水浴中靜置45-50分鐘，然后利用離心機(jī)以10000-12000rpm的轉(zhuǎn)速離心5-6分鐘，過濾后用浸沒在乙醇溶液中攪拌6-8分鐘，然后再進(jìn)行離心過濾，重復(fù)2-3次后置于干燥箱中以60-65℃的溫度干燥4-6小時(shí)，得到覆銅石墨烯納米顆粒；

12、s1.3：將覆銅石墨烯納米顆粒與無氧純銅粉以1：（10-12）的質(zhì)量比混合均勻裝入模具中以300-500mpa的冷等靜壓壓制成形，再放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，得到石墨烯-銅鑄錠，然后依次進(jìn)行水平連鑄、退火、銑面除氧化層、軋制和脫脂清洗，得到高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板。

13、進(jìn)一步地，步驟s2陶瓷基板脈沖激光沉積cuo過渡層，包括以下步驟：

14、s2.1：將醋酸銅和乙醇溶液以1：（40-50）的質(zhì)量比混合置于容器中，調(diào)節(jié)溶液ph為10-12，然后密封容器振蕩20-30分鐘，過濾后依次用去離子水和無水乙醇洗滌2-3次，然后置于真空干燥箱中以60-65℃的溫度干燥6-8小時(shí)，得到cuo納米顆粒；

15、s2.2：對(duì)陶瓷基板用去離子水沖洗2-3遍，然后浸沒在丙酮溶液中進(jìn)行超聲清洗15-20分鐘，再浸沒在濃度為5-6%的氫氟酸溶液中進(jìn)行超聲清洗5-6分鐘，再浸沒于去離子水中超聲清洗8-10分鐘后放入干燥箱中，調(diào)節(jié)溫度為100-120℃干燥10-15分鐘，得到清潔陶瓷基板；

16、s2.3：將氧氣通入射頻等離子體發(fā)生器的氣體腔室中，氣體腔室裝有電熱噴嘴，電熱噴嘴接入脈沖激光沉積系統(tǒng)的沉積室中，首先關(guān)閉電熱噴嘴閥門，設(shè)置射頻等離子體發(fā)生器功率為300-500w，射頻頻率為13-14mhz，同時(shí)將清潔陶瓷基板作為襯底，純度為99%以上的cuo納米顆粒作為靶材輸送至在脈沖激光沉積系統(tǒng)的沉積室中，調(diào)節(jié)襯底和靶材距離為6-8cm，將沉積室壓力預(yù)抽至1×10-4-2×10-4pa并設(shè)置激光參數(shù)為180-200mj/plus，激光密度為4-5j/cm2，先打開等離子體發(fā)生器，持續(xù)生成氧氣等離子體，再加熱電熱噴嘴溫度為400-450℃，沉積室溫度為500-550℃，然后打開電熱噴嘴閥門，控制氧氣等離子體通入流速為15-20sccm，控制脈沖激光沉積系統(tǒng)的沉積頻率為5-6hz，沉積cuo膜厚度控制在50-100μm，得到鍍cuo過渡層陶瓷基板。

17、進(jìn)一步地，步驟s3高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板與鍍cuo過渡層陶瓷基板的復(fù)合，包括以下步驟：

18、s3.1：以高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板-鍍cuo過渡層陶瓷基板-高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板的三明治結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行覆銅板裝配，使用石英板對(duì)上下進(jìn)行夾持，壓力調(diào)節(jié)為5×10-3-7×10-3mpa，得到預(yù)裝配覆銅板；

19、s3.2：將預(yù)裝配覆銅板置于真空爐中進(jìn)行釬焊，調(diào)節(jié)真空爐內(nèi)真空度為10-4-5×10-4pa，然后先以5-6℃/min的升溫速率升溫至800-850℃，保溫25-30分鐘，然后再以2-3℃/min的升溫速率升溫至920-950℃，然后隨爐冷卻至室溫，得到dbc陶瓷覆銅板。

20、進(jìn)一步地，步驟s1.2中的乙醇溶液均由乙醇和去離子水混合而成，其中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為50-60%。

21、進(jìn)一步地，步驟s1.2中氮?dú)獾臍饬髁繛?0-45ml/min。

22、進(jìn)一步地，步驟s1.3制備的高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板厚度為0.5-1mm。

23、進(jìn)一步地，步驟s2.1調(diào)節(jié)ph為10-12的方式為邊攪拌邊逐滴加入氫氧化鈉。

24、進(jìn)一步地，步驟s2.2中陶瓷基板的材質(zhì)為si3n4陶瓷。

25、一種dbc陶瓷覆銅板，其由上述一種dbc陶瓷覆銅板的制備工藝制備得到。

26、有益效果是：1、本發(fā)明通過在對(duì)清潔陶瓷基板進(jìn)行cuo脈沖激光沉積鍍膜的過程中通入氧氣等離子體，首先采用純cuo避免引入傳統(tǒng)工藝中的ti、cr等活性元素，使后續(xù)制得的dbc陶瓷覆銅板能夠輕松的進(jìn)行刻蝕，其次在沉積室中引入氧氣等離子體，cuo納米顆粒在沉積的過程中能夠高速與氧氣等離子體發(fā)生碰撞接觸，不僅能夠有效去除cuo納米顆粒表面的有機(jī)雜質(zhì)，增強(qiáng)其表面活性，降低非氧化物陶瓷與金屬的潤(rùn)濕角并提升附著力，并且氧氣等離子體的高能量可以促進(jìn)cuo納米顆粒的表面重排和結(jié)晶，形成更有序的晶體結(jié)構(gòu)，從而能夠大幅減少cuo膜中的缺陷和空洞，形成均勻緊密cuo膜，使制得的鍍cuo過渡層陶瓷基板能夠更好地與高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板進(jìn)行結(jié)合，從而提高dbc陶瓷覆銅板的剝離強(qiáng)度及導(dǎo)熱能力。

27、2、本發(fā)明先通過制備具有強(qiáng)還原性的nabh4溶液，然后將改性納米石墨烯、cucl2和乙醇溶液混合，加入聚乙烯吡咯烷酮后通入氮?dú)馊コ芤褐械难鯕?，然后滴加還原劑nabh4溶液，對(duì)溶液中的cu2+進(jìn)行快速還原，使改性納米石墨烯表面生長(zhǎng)出納米銅層，此法制得的納米銅層在改性納米石墨烯表面具有優(yōu)秀的附著力，能夠大幅提高覆銅石墨烯納米顆粒與無氧純銅粉的界面相容性，同時(shí)在生長(zhǎng)出納米銅層后聚乙烯吡咯烷酮能夠?qū)π纬傻母层~石墨烯納米顆粒進(jìn)行快速包覆，阻止其持續(xù)增長(zhǎng)，防止合成的覆銅石墨烯納米顆粒過大造成結(jié)合力下降，綜上所述，高熱穩(wěn)定性導(dǎo)熱銅板中的各成分能夠進(jìn)行緊密結(jié)合，提高了后續(xù)dbc陶瓷覆銅板的導(dǎo)熱能力，并且石墨烯具有較低的熱膨脹系數(shù)，綜上所述，有效降低了銅層在高溫下開裂和剝離風(fēng)險(xiǎn)，使dbc陶瓷覆銅板在熱循環(huán)后也能夠保持良好的剝離強(qiáng)度，具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。

28、3、本發(fā)明通過將納米石墨烯浸沒在氟鈦酸溶液中進(jìn)行超聲處理，氟鈦酸與納米石墨烯的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在石墨烯表面引入含氟和含鈦的官能團(tuán)，從而在石墨烯表面提供多活性位點(diǎn)，提高其化學(xué)活性，然后再利用2-羥乙二胺四乙酸溶液和三乙氧基硅烷共同進(jìn)行處理，得到的改性納米石墨烯能夠更好地對(duì)cu2+進(jìn)行吸附，使后續(xù)改性納米石墨烯表面更好地生長(zhǎng)出均勻致密的納米銅層，提高覆銅石墨烯納米顆粒與無氧純銅粉的結(jié)合能力，從而增強(qiáng)dbc陶瓷覆銅板的熱穩(wěn)定性。