本发明涉及半导体，具体为一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法。
背景技术：
1、igbt是电力电子变换中的核心元器件，广泛应用于轨道交通、新能源汽车、军工航天、工业机器等领域。igbt封装中使用的散热基板在封装时起着机械互连和电气导通的作用，是高可靠性封装中至关重要的环节。陶瓷覆铜板因其具有陶瓷的高导热性、高电绝缘性、高机械强度、低膨胀等特性，又具有无氧铜金属的高导电性和优异的焊接性能，是igbt等功率模块封装的不可或缺的关键材料。
2、氧化铝陶瓷因其成本低，应用最为广泛，但其机械强度较低，易发生断裂。zta陶瓷是在氧化铝陶瓷的基础上掺杂纳米氧化锆粉体，利用氧化锆颗粒的应力诱导相变增韧来提高氧化铝陶瓷断裂韧性和抗弯强度，提高了氧化铝陶瓷的可靠性。目前除薄膜电路外，zta陶瓷覆铜基板的制备方法主要通过直接覆铜，与原氧化铝陶瓷相比，铜氧共晶液状的对氧化锆的润湿性和焊接性较差，在其与铜箔键合过程中，易产生焊接空洞、气泡等不良，导致zta陶瓷覆铜基板的生产良率降低及降低覆铜陶瓷基板的可靠性。
3、为了解决上述问题，提高zta陶瓷覆铜基板的可靠性，本发明提供了一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法。
3、一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述zta陶瓷覆铜基板自上而下为上铜箔层、zta陶瓷与上铜箔钎焊结合层、zta陶瓷层、zta陶瓷与下铜箔钎焊结合层、下铜箔层。
4、较为优化地，所述陶瓷覆铜基板的制备方法为，包括以下步骤：
5、步骤一：先对zta陶瓷表面进行离子轰击清洗，然后采用磁控溅射工艺在zta陶瓷表面溅射底层铜金属层，然后加厚铜金属层；
6、步骤二：对zta陶瓷表面的铜金属层进行氧化处理；
7、步骤三：将含有氧化亚铜膜层的zta陶瓷与铜箔表面贴合叠片，烧结，使zta陶瓷与铜箔钎焊结合，得到zta陶瓷覆铜基板母版；
8、步骤四：对zta陶瓷覆铜基板母版进行贴膜、曝光、显影、蚀刻、激光切割、掰片，得到陶瓷覆铜基板。
9、较为优化地，步骤一中，离子轰击清洗时，真空度为10-1000pa，氩气压力为0.5-2pa，电压为0.5-1kv,清洗时间为100-300s。
10、较为优化地，步骤一中，溅射底层铜金属层时，底层铜金属层厚度为200-500nm，炉腔真空度为10-4-10-3pa,氩气压力0.1-0.3pa，铜靶溅射功率为5-10kw，电压为600-1000v，时间为5-10min，温度为200-300℃。
11、较为优化地，步骤一中，加厚铜金属层时，增厚沉积铜金属层厚度至2-5μm，炉腔真空度为10-4-10-3pa,氩气压力为0.5-1pa，铜靶溅射功率为10-20kw，电压为400-700v，时间为30-120min，温度为200-300℃。
12、较为优化地，步骤二中，氧化处理在氮气保护的微氧气氛中进行，氧分压为800-1500ppm，氧化温度为500-850℃，氧化时间为20-60min。
13、较为优化地，步骤三中，烧结在氮气保护的微氧气氛中进行，氧分压为5-150ppm，焊接温度为1050-1100℃，烧结时间为40-90min。
14、较为优化地，步骤二中，在氧化处理后的zta陶瓷上涂覆了树脂粘结剂，树脂粘结剂的制备方法为：包括以下步骤：
15、s1：取丙烯酸树脂、碘化亚铜、乙酰丙酮,升温至40-45℃搅拌1-2h，加入二乙烯三胺,滴加碳酸钾，搅拌均匀，冷凝回流，在80-85℃下反应7-10h，洗涤、过滤、干燥，得到胺化丙烯酸树脂；
16、s2：取胺化丙烯酸树脂、负载铁的羟基磷灰石，搅拌均匀，得到树脂粘结剂。
17、较为优化地，所述负载铁的羟基磷灰石的制备方法为：取去离子水、醋酸亚铁，搅拌均匀，加入一水合氨，调节ph至7，加入羟基磷灰石，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声分散，加入硼氢化钠、聚乙烯吡咯烷酮，搅拌6-8h，沉淀、洗涤、离心、干燥，得到负载铁的羟基磷灰石。
18、较为优化地，羟基磷灰石的粒径为10-30nm。
19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
20、(1)相比于传统的将压延而成的铜箔氧化处理，在铜箔表面形成氧化亚铜膜层，本发明通过在zta陶瓷表面溅射一层铜金属层后经氧化处理形成氧化亚铜膜层，氧化亚铜膜层位于zta陶瓷表面，而非铜箔表面。磁控溅射沉积的铜金属层与陶瓷结合致密且牢固，因此由其氧化而成的氧化亚铜膜层比直接氧化压延的铜箔生成的氧化亚铜膜层更加均匀、致密，且与zta陶瓷之间存在一定的结合力。在陶瓷与铜箔的钎焊过程中，本发明的钎焊过程是在高温下，铜箔与zta陶瓷表面的氧化亚铜膜层接触后发生共晶反应，生成cu-cu2o共晶液，共晶液中的液态氧化亚铜与zta陶瓷反应，生成偏铝酸铜，使铜箔与zta陶瓷紧密结合，整个钎焊过程是具有方向性的，是自上而下的。而传统方法的钎焊过程是由铜箔自身与其表面的氧化亚铜层发生共晶反应后生成cu-cu2o共晶液，通过共晶液先浸润zta陶瓷表面后液态的氧化亚铜才与zta发生反应，生成偏铝酸铜，使zta陶瓷与铜箔钎焊结合。因受zta陶瓷中氧化锆的金属浸润性差的影响，传统方法制备的zta陶瓷覆铜基板生产良率差，zta陶瓷与铜箔的钎焊结合层易存在空洞等不良，本发明制备的zta陶瓷覆铜基板生产良率明显提高，且zta陶瓷与铜箔的钎焊结合层更加均匀致密，结合强度更高，因此本发明制备的zta陶瓷覆铜基板具有更高的可靠性。
21、(2)本发明在氧化处理后的zta陶瓷上涂覆了树脂粘结剂，使用胺化丙烯酸树脂增加了zta陶瓷与铜箔的之间的结合强度。负载铁的羟基磷灰石的添加能够填充表面微观不平整，提高表面接触面积，从而增强zta陶瓷和铜箔之间的结合强度。在羟基磷灰石上负载铁，能够进一步增强粗糙度，促进钎焊。本发明使用胺化丙烯酸树脂作为粘结剂主体材料，胺化丙烯酸树脂和负载铁的羟基磷灰石相容性更佳，进一步增强了覆铜板的剥离强度。
1.一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述zta陶瓷覆铜基板自上而下为上铜箔层(1)、zta陶瓷与上铜箔钎焊结合层(4)、zta陶瓷层(3)、zta陶瓷与下铜箔钎焊结合层(5)、下铜箔层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述陶瓷覆铜基板的制备方法为，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤一中，离子轰击清洗时，真空度为10-1000pa，氩气压力为0.5-2pa，电压为0.5-1kv,清洗时间为100-300s。
4.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤一中，溅射底层铜金属层时，炉腔真空度为10-4-10-3pa,氩气压力0.1-0.3pa，铜靶溅射功率为5-10kw，电压为600-1000v，时间为5-10min，温度为200-300℃。
5.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤一中，加厚铜金属层时，炉腔真空度为10-4-10-3pa,氩气压力为0.5-1pa，铜靶溅射功率为10-20kw，电压为400-700v，时间为30-120min，温度为200-300℃。
6.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤二中，氧化处理在氮气保护的微氧气氛中进行，氧分压为800-1500ppm，氧化温度为500-850℃，氧化时间为20-60min。
7.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤三中，烧结在氮气保护的微氧气氛中进行，氧分压为5-150ppm，焊接温度为1050-1100℃，烧结时间为40-90min。
8.根据权利要求2所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：步骤二中，在氧化处理后的zta陶瓷上涂覆了树脂粘结剂，树脂粘结剂的制备方法为：包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：所述负载铁的羟基磷灰石的制备方法为：取去离子水、醋酸亚铁，搅拌均匀，加入一水合氨，调节ph至7，加入羟基磷灰石，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声分散，加入硼氢化钠、聚乙烯吡咯烷酮，搅拌6-8h，沉淀、洗涤、离心、干燥，得到负载铁的羟基磷灰石。
10.根据权利要求9所述的一种高可靠性的zta陶瓷覆铜基板的制备方法，其特征在于：羟基磷灰石的粒径为10-30nm。
