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，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長情況下因為銅片氧化層的變化而變化，以下是具體的幾個方面：

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,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,達到一定厚度后產(chǎn)生剝落。

氧化層厚度隨氧化時間呈拋物線變化規(guī)律,當(dāng)氧化溫度和氧氣體積分?jǐn)?shù)分別為1000℃和4%時,氧化層厚度隨時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。對覆接工藝的探索表明合適的覆接溫度和時間分別為1080℃和25min。

      總結(jié)：通過對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)合強度的關(guān)鍵因素。