優(yōu)良的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能是氮化鋁陶瓷直接覆銅基板的核心優(yōu)勢(shì)，在大功率、高密度封裝領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是氮化鋁陶瓷直接覆銅基板的金屬結(jié)合力是非常重要的關(guān)鍵，這個(gè)直接影響到后面的焊接和元器件插件。那么氮化鋁陶瓷直接覆銅基板在不同的溫度和時(shí)長情況下因?yàn)殂~片氧化層的變化而變化，以下是具體的幾個(gè)方面：

直接覆銅法制備氮化鋁陶瓷覆銅基板的工藝條件下，采用分別在無氧銅片和AlN基片上進(jìn)行預(yù)氧化的方法,從而形成相應(yīng)的Cu2O和Al2O3氧化層,然后通過化學(xué)反應(yīng)形成封接良好的界面,制備出AlN陶瓷直接敷銅基板。

不同銅片高溫和時(shí)間長度下，氮化鋁陶瓷覆銅基板結(jié)合力情況如下：

在900~1050℃之間,當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)為2%~10%時(shí),銅片表面可生成純的Cu2O層。Cu2O層厚度隨溫度和氧含量的增加而逐漸增加,達(dá)到一定厚度后產(chǎn)生剝落。

氧化層厚度隨氧化時(shí)間呈拋物線變化規(guī)律,當(dāng)氧化溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)分別為1000℃和4%時(shí),氧化層厚度隨時(shí)間變化符合拋物線規(guī)律x2=194t-955。銅片氧化層表面形貌取決于氧化速率,低氧化速率下可形成平整致密的Cu2O層,高的氧化速率下形成Cu2O納米球形顆粒,均勻氧化亞銅納米球形顆粒可以在氧化溫度為1000℃,氧含量為4%,氧化時(shí)間為10min的條件下制備。

      氮化鋁陶瓷基片在1200℃下,氧化層厚度增長緩慢,氧化層表面平整且致密;在1250℃下的氧化層表面有孔洞出現(xiàn),并且隨著氧化時(shí)間從30min延長到120min,氧化層上的孔洞數(shù)量也相應(yīng)減少;在1300℃下,由于氧化速率過快,氧化層表面有裂紋產(chǎn)生。對(duì)覆接工藝的探索表明合適的覆接溫度和時(shí)間分別為1080℃和25min。

      總結(jié)：通過對(duì)基板截面和斷面的分析可知,基板最脆弱的部分是AlN陶瓷基片與其表面氧化層結(jié)合的地方,此斷面的主要物相是Al2O3和AlN。氮化鋁陶瓷直接覆銅基板的結(jié)合強(qiáng)度隨著銅片氧化層厚度的增加而降低,表明預(yù)氧化層厚度是影響覆銅基板結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。