一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物、陶瓷覆铜的方法及覆铜陶瓷与流程

本公开涉及陶瓷覆铜，具体地，涉及一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物、陶瓷覆铜的方法及覆铜陶瓷。

背景技术：

1、陶瓷覆铜常用技术包括直接覆铜技术(dbc)和活性钎焊技术(amb)，dbc陶瓷覆铜基板可靠性低，且只适用于氧化铝陶瓷；amb基板利用少量活性元素与陶瓷反应实现铜与陶瓷的连接，可靠性高。传统活性焊料为agcuti合金焊料，但银铜钛合金焊料存在很大缺陷，一方面由于银铜钛三元合金熔炼过程复杂且不可控，其中ti熔点最高，且在ag或cu中的溶解度很小，主要形成各种金属间化合物，这些化合物容易集聚，形成偏析；另一方面ti容易氧化，导致钎焊时活性降低，影响焊接性能；而且银铜钛三元合金焊料为了保证有相对较低的焊接温度，合金中ag含量一般在50～90重量％之间，使得该合金体系焊料成本较高。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物、陶瓷覆铜的方法及覆铜陶瓷，该活性焊膏组合物不仅可以降低银含量，而且可以降低焊接温度，同时还增加了ti与cu的连接强度，增加焊接强度，使材料不易发生偏析。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物，以所述活性焊膏组合物的总重量为基准，所述活性焊膏组合物含有1～20重量％的第一金属粉末、75～94重量％的第二金属粉末和余量的助焊剂；其中，所述第一金属粉末含有氢化钛，所述第二金属粉末含有铜磷银合金。

3、可选地，以所述第二金属粉末的总重量为基准，铜的含量为80～90重量％，优选为85～90重量％；磷的含量为4～10重量％，优选为6～8重量％；银的含量为3～10重量％，优选为4～6重量％。

4、可选地，以所述第一金属粉末的总重量为基准，钛的含量为90重量％以上，优选为93～96重量％。

5、可选地，以第一金属粉末和第二金属粉末的总重量为基准，所述第一金属粉末的含量为1～20重量％，所述第二金属粉末的含量为80～99重量％。

6、可选地，以所述活性焊膏组合物的总重量为基准，所述第一金属粉末和所述第二金属粉末的总重量为75～95重量％。

7、可选地，所述第一金属粉末的绝对粒径为30μm以下，中值粒径d50为1～6μm；所述第二金属粉末的绝对粒径为80μm以下，中值粒径d50为10～30μm。

8、可选地，所述助焊剂含有溶剂、分散剂、粘结剂和防沉降剂；所述溶剂选自邻苯二甲酸二丁酯、松油醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯和软磷脂中的一种或几种，所述分散剂选自硬脂酸、聚丙烯酰胺和聚乙二醇中的一种或几种，所述粘结剂选自乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇中的一种或几种，所述防沉降剂选自氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、聚二醇醚和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或几种。

9、可选地，以所述助焊剂的总重量为基准，所述溶剂的含量为60～90重量％，所述分散剂的含量为0.5～10重量％，所述粘结剂的含量为1～20重量％，所述防沉降剂的含量为0.5～10重量％。

10、本公开第二方面提供一种陶瓷覆铜的方法，该方法包括：s1、将本公开第一方面提供的活性焊膏组合物涂覆在陶瓷基底的表面并烘干，得到表面覆有活性焊膏组合物的陶瓷基底；s2、使待焊铜材料与所述陶瓷基底接触并进行加热焊接。

11、可选地，所述表面覆有活性焊膏组合物的陶瓷基底上活性焊膏组合物的面密度为35～500g/m2。

12、可选地，采用程序升温的方法进行所述加热焊接；所述程序升温的条件包括：在真空度为0.01～0.1pa、升温速率为10～15℃/min的条件下，升温至第一目标温度300～400℃；然后在真空度为0.001～0.009pa、升温速率为5～10℃/min的条件下，升温至第二目标温度500～600℃，并保温15～60min；然后在真空度为0.01～0.05pa、升温速率为3～6℃/min的条件下，升温至第三目标温度800～950℃，并保温10～60min；然后在真空度为0.001～0.05pa、降温速率为1～5℃/min的条件下，降温至第四目标温度550～700℃后，自然冷却。

13、可选地，所述陶瓷基底选自氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷；所述陶瓷基底的厚度为0.2～1mm，所述待焊铜材料的厚度为0.2～1mm，优选为0.25～0.65mm。

14、本公开第三方面提供一种采用本公开第二方面所述的方法制备得到的覆铜陶瓷。

15、通过上述技术方案，本公开提供一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物、陶瓷覆铜的方法及覆铜陶瓷，该活性焊膏组合物包括第一金属粉末和第二金属粉末，第一金属粉末含有氢化钛，第二金属粉末含有铜磷银合金。其中tih2化学稳定性较高，不和空气及水作用，加热到400℃开始分解脱氢，产生的h2可以还原银铜合金粉表面的氧化层，而且还为焊接提供新鲜的活性元素ti，促进焊料与陶瓷的润湿，减少焊接缺陷；银铜合金粉中加入少量低熔点的磷元素，不仅可以降低银含量，降低焊料成本，而且可以降低焊接温度，使其液相线温度处于650～850℃，同时还增加了ti与cu的连接强度，增加焊接强度，使材料不易发生偏析。

16、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物，其特征在于，以所述活性焊膏组合物的总重量为基准，所述活性焊膏组合物含有1～20重量％的第一金属粉末、75～94重量％的第二金属粉末和余量的助焊剂；

2.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，以所述第二金属粉末的总重量为基准，铜的含量为80～90重量％，优选为85～90重量％；

3.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，以所述第一金属粉末的总重量为基准，钛的含量为90重量％以上，优选为93～96重量％。

4.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，以第一金属粉末和第二金属粉末的总重量为基准，所述第一金属粉末的含量为1～20重量％，所述第二金属粉末的含量为80～99重量％。

5.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，以所述活性焊膏组合物的总重量为基准，所述第一金属粉末和所述第二金属粉末的总重量为75～95重量％。

6.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，所述第一金属粉末的绝对粒径为30μm以下，中值粒径d50为1～6μm；

7.根据权利要求1所述的活性焊膏组合物，其特征在于，所述助焊剂含有溶剂、分散剂、粘结剂和防沉降剂；

8.根据权利要求7所述的活性焊膏组合物，其特征在于，以所述助焊剂的总重量为基准，所述溶剂的含量为60～90重量％，所述分散剂的含量为0.5～10重量％，所述粘结剂的含量为1～20重量％，所述防沉降剂的含量为0.5～10重量％。

9.一种陶瓷覆铜的方法，其特征在于，该方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述表面覆有活性焊膏组合物的陶瓷基底上活性焊膏组合物的面密度为35～500g/m2。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用程序升温的方法进行所述加热焊接；所述程序升温的条件包括：

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述陶瓷基底选自氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷；

13.权利要求9～12中任意一项方法制备得到的覆铜陶瓷。

技术总结
本公开涉及一种用于陶瓷覆铜的活性焊膏组合物、陶瓷覆铜的方法及覆铜陶瓷，以活性焊膏组合物的总重量为基准，活性焊膏组合物含有1～20重量％的第一金属粉末、75～94重量％的第二金属粉末和余量的助焊剂；其中，第一金属粉末含有氢化钛，第二金属粉末含有铜磷银合金。本公开提供的活性焊膏组合物不仅可以降低银含量，而且可以降低焊接温度，同时还增加了Ti与Cu的连接强度，增加焊接强度，使材料不易发生偏析。

技术研发人员：周维,徐强,刘维维,吴磊
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8