鋁碳化硅冷噴鍍銅方法及所得電子封裝底板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁碳化硅生產(chǎn)領(lǐng)域，特別地，涉及一種鋁碳化硅冷噴鍍銅方法及所得電子封裝底板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子元器件集成度不斷提高和電力半導(dǎo)體器件功率不斷增大，對電子封裝的可靠性要求也越來越高，對用于電子封裝的底板材料和結(jié)構(gòu)提出了新的要求。傳統(tǒng)的銅底板雖然導(dǎo)熱性能良好，但其膨脹系數(shù)與電力電子元器件的陶瓷基板及半導(dǎo)體芯片不匹配，影響了器件的可靠性，難以滿足大功率電力電子器件的使用要求。
[0003]傳統(tǒng)鋁碳化硅材料的可焊性較差，為解決其可焊性，多采用表面化學(xué)鍍鎳的方法解決，而化學(xué)鍍鎳工藝容易在材料縮孔處存留殘余鍍液，受熱后殘余鍍液回流，造成材料焊接表面污染，且化學(xué)鍍鎳由于鍍層附著不均勻，在焊接中還常出現(xiàn)鎳層起泡的問題，此外化學(xué)鍍鎳工藝污染大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種鋁碳化硅冷噴鍍銅方法及所得電子封裝底板，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鍍鎳層可焊性差，而且受熱回流，污染焊接表面的技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種冷噴鍍銅方法，包括以下步驟:采用冷噴工藝在鋁碳化硅表面形成銅層，冷噴工藝的載氣溫度為350?400°C，載氣壓力為 1.8 ?2.0MPa0
[0006]進一步地，載氣溫度為390°C，載氣壓力為1.9MPa。
[0007]進一步地，冷噴工藝的噴涂距離為20?40mm。
[0008]進一步地，方法還包括鋁碳化硅的制作過程，制作過程包括:(1)攪拌捏合:將原料在60°C捏合機中進行攪拌混合，得混合料；(2)烘干成型:將混合料在110°C下烘干I小時，得粉料并將粉料在10MPa壓力下進行干法模壓成型獲得預(yù)制件素坯；(3)燒結(jié):對預(yù)制件素坯進行燒結(jié)，燒結(jié)過程中以4°C /分鐘升溫速率升溫至320°C保溫1.5小時，再以8°C /分鐘的速率升溫至700°C保溫I小時，冷卻后獲得碳化硅預(yù)制件；(4)滲鋁:將碳化硅預(yù)制件浸入750°C的熔融鋁液中，在室溫下先抽真空至700Pa，之后再加壓至7MPa，維持10分鐘，得到鋁碳化硅。
[0009]進一步地，原料由碳化硅粉、石蠟和磷酸二氫鋁組成。
[0010]進一步地，粉料過50目篩后，取篩下物進行造粒篩分后進行干法模壓成型。
[0011]本發(fā)明的另一方面還提供了一種按上述方法制備得到的電子封裝底板。
[0012]進一步地，電子封裝底板包括鋁碳化硅層和設(shè)置于鋁碳化硅層上的銅層，銅層的厚度為40?180 μ m。
[0013]進一步地，鋁碳化硅層的體積分數(shù)為65 %。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明提供的方法在載氣溫度為350?400°C，載氣壓力為1.8?2.0MPa下向鋁碳化硅表面進行噴涂鍍銅，在該溫度壓力條件下進行噴銅，有利于提高銅顆粒塑性，在顆粒接觸鋁碳化硅層時，通過塑性變形在鋁碳化硅表面形成均勻銅層。使得所得銅層致密厚度均一，附著力強，可焊性好。
[0016]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子封裝底板斷面掃描電鏡示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電子封裝底板斷面掃描電鏡示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0021]若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0022]本文中涉及到的百分號“ ，若未特別說明，是指質(zhì)量百分比；但溶液的百分比，除另有規(guī)定外，是指溶液10ml中含有溶質(zhì)若干克；液體之間的百分比，是指在20°C時容量的比例。本文中的鋁碳化硅體積分數(shù)是指該材料中的碳化硅所占體積比例。
[0023]本發(fā)明提供的冷噴鍍銅方法包括以下步驟:采用冷噴工藝在鋁碳化硅表面形成銅層，冷噴工藝條件為:載氣溫度為350?400°C，載氣壓力為1.8?2.0MPa0冷噴工藝為采用各種常用冷噴裝置進行。冷噴時按采用常規(guī)裝置進行即可。
[0024]現(xiàn)有技術(shù)中采用將銅箔貼服于鋁碳化硅表面，加熱加壓條件下，使銅箔融化后滲入鋁碳化硅層中。而且現(xiàn)有技術(shù)中認為在鋁碳化硅材料表面形成滲入銅層才能保證銅層與鋁碳化硅層的連接可靠性。但該方法工藝復(fù)雜，滲入的銅會改變表層鋁碳化硅的成分，降低所得作為底板使用器件的熱膨脹系數(shù)，導(dǎo)致所得電子封裝器件可靠性降低。
[0025]本發(fā)明提供的方法，避免改變鋁碳化硅層表層區(qū)域內(nèi)的成分，同時所得銅層與鋁碳化硅層粘附緊密。完全可以滿足作為焊接層使用的要求。冷噴工藝條件為載氣溫度為350?400°C，載氣壓力為1.8?2.0MPa0此時銅與鋁層相接觸，接觸時銅粒子并未發(fā)生熔化，主要靠塑性變形，與基體，發(fā)生嵌入式的機械結(jié)合，涂層內(nèi)部以機械結(jié)合為主，兼有部分的冶金結(jié)合，粒子局部達到熔點溫度，發(fā)生熔合。從而使得銅層與鋁層之間連接牢固，滿足后續(xù)使用要求。
[0026]更優(yōu)選地，載氣溫度為390°C，載氣壓力為1.9MPa。此時所得銅層的附著力和均勻性達到最優(yōu)。
[0027]噴涂過程中，噴槍口與待噴涂表面的垂直距離稱為噴涂距離，該距離也對所得銅層的表面光滑度存在影響。所得銅層表面如果較粗糙，會降低后續(xù)安裝元器件的安裝穩(wěn)定性。優(yōu)選噴涂距離為20?40mm。噴涂過程中，只有在該距離內(nèi)進行噴涂操作時，噴涂產(chǎn)生的銅顆粒中處于邊緣位置的顆粒能聚攏，減少散射和分散現(xiàn)象，避免所得銅層厚度不均勻和表面粗糙。更優(yōu)選的，噴涂距離為30mm此時，所得銅層的厚度達到最優(yōu)。
[0028]鋁碳化硅可以按常規(guī)方法制得或為市售。優(yōu)選鋁碳化硅按以下步驟制得:
[0029](I)攪拌捏合:將原料在60°C捏合機中進行攪拌混合，得混合料；
[0030](2)烘干成型:將所述混合料在110°C下烘干I小時，得粉料并將所述粉料在10MPa壓力下進行干法模壓成型獲得預(yù)制件素坯；
[0031](3)燒結(jié):對所述預(yù)制件素坯進行所述燒結(jié)，所述燒結(jié)過程中以4°C /分鐘升溫速率升溫至320°C保溫1.5小時，再以8°C /分鐘的速率升溫至700°C保溫I小時，冷卻后獲得碳化娃預(yù)制件；
[0032](4)滲鋁:將所述碳化硅預(yù)制件浸入750°C的熔融鋁液中，在室溫下先抽真空至700Pa，之后再加壓至7MPa，維持10分鐘，得到所述鋁碳化硅。
[0033]采用該方法制備得到的鋁碳化硅尤其適于在其上按前述方法噴涂銅層。采用該方法制備得到的鋁碳化硅表面能形成適于上述工藝得到