氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法与流程

本发明涉及陶瓷基板，特别是涉及一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法。

背景技术：

1、陶瓷基板表面金属化用于电动汽车电源模块、大功率led灯、高温环境下工作的工业热处理设备等电子设备以及航空航天领域。陶瓷基板的表面金属化方式包括dbc\dpc\tcp\amb等，dbc通过陶瓷基板和铜箔分别进行预处理后，将铜箔平铺在陶瓷基板表面，并使用治具将铜箔与基板表面结合，然后再将敷铜后的陶瓷基板放入高温炉中进行烧结处理，使铜箔与陶瓷基板结合，是氧化铝陶瓷基板和zta基板表面金属化的主要方式。金属化陶瓷基板在使用过程中出现的问题分别为：金属化的金属层与陶瓷基板之间的结合强度太高或太低、陶瓷基板强度不够易断裂。金属层与陶瓷基板的结合强度主要通过增加过渡层来实现，比如在氧化铝基板上dbc铜箔，因氧化铜或者氧化亚铜与氧化铝之间具有较好的润湿性，需要将铜箔表面进行预氧化形成一定厚度的氧化铜\氧化亚铜，再将预氧化层贴合氧化铝基板进行烧结制备；而对提高陶瓷基板的强度，除了对制备工艺进行优化，还有对基板成分进行调配，比如在氧化铝中添加一定量的锆或氧化锆制备氧化锆增韧的氧化铝基板，即zta陶瓷基板，再对zta陶瓷基板进行表面金属化。然而，将zta陶瓷基板和经预氧化的铜箔进行敷接得到的金属化陶瓷基板在实际应用中出现陶瓷基板断裂和/或陶瓷基板与金属层之间相互剥离的现象更频繁。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述问题，提供一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法；所述方法提升铜箔与氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板之间的结合强度和结合稳定性，进而提升表面金属化处理后的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板的抗冷热冲击性能。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案，如下所述：

3、一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法，包括步骤：

4、s1，提供氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板，记为zta陶瓷基板；

5、s2，采用冷喷涂工艺在步骤s1所述zta陶瓷基板表面制备形成γ-al2o3薄膜；

6、s3，在经过步骤s2处理后的zta陶瓷基板的表面敷接金属箔，并使得所述金属箔与所述陶瓷基板表面贴合；然后将敷有金属箔的zta陶瓷基板进行烧结，得到表面金属化的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板。

7、优选地，步骤s2中，具体包括步骤：提供γ-al2o3粉末，将γ-al2o3粉末采用冷喷涂工艺喷涂于所述zta陶瓷基板表面，以形成所述γ-al2o3薄膜。

8、优选地，所述γ-al2o3粉末的平均粒径为10-45μm；所述γ-al2o3粉末的纯度为大于或等于90％。

9、优选地，所述γ-al2o3粉末的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法或者沉淀法。

10、优选地，步骤s2中，具体包括步骤：提供铝金属粉末，采用所述冷喷涂工艺将所述铝金属粉末喷涂于所述zta陶瓷基板表面形成铝薄膜层，将喷涂有铝薄膜层的zta陶瓷基板在有氧气氛中进行热处理，用以使得所述铝薄膜层被氧化形成γ-al2o3薄膜层。

11、优选地，所述有氧气氛包括高温空气氛围或者氧气氛围；所述热处理的温度为600-800℃。

12、优选地，γ-al2o3的厚度为10-100μm；所述γ-al2o3薄膜的孔隙率小于3％。

13、优选地，所述冷喷涂工艺的气体压力为0.3-0.8mpa，气体温度为300-600℃，喷涂装置的喷嘴与所述zta陶瓷基板表面之间的距离为10-30mm，喷嘴的扫描速度为8-12l/min。

14、优选地，步骤s1中，包括对所述zta陶瓷基板进行预处理步骤，所述预处理步骤包括清洗、研磨以及喷砂。本发明产生的有益效果至少包括：

15、本发明采用冷喷涂工艺在氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面喷涂γ-al2o3薄膜，一方面降低了陶瓷基板的表面能，提升了陶瓷基板对铜箔的润湿性，提升了铜箔与陶瓷基板之间的结合力；另一方面所述γ-al2o3薄膜避免了在烧结过程中陶瓷基板中氧化锆相溶解到结合界面，降低氧化锆对氧化铝陶瓷基板的增韧效果。

技术特征：

1.一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中，具体包括步骤：提供γ-al2o3粉末，将γ-al 2o3粉末采用冷喷涂工艺喷涂于所述zta陶瓷基板表面，以形成所述γ-al2o3薄膜。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述γ-al2o3粉末的平均粒径为10-45μm；所述γ-al2o3粉末的纯度为大于或等于90％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述γ-al2o3粉末的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法或者沉淀法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s2中，具体包括步骤：提供铝金属粉末，采用所述冷喷涂工艺将所述铝金属粉末喷涂于所述zta陶瓷基板表面形成铝薄膜层，将喷涂有铝薄膜层的zta陶瓷基板在有氧气氛中进行热处理，用以使得所述铝薄膜层被氧化形成γ-al2o3薄膜层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述有氧气氛包括高温空气氛围或者氧气氛围；所述热处理的温度为600-800℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：γ-al2o3的厚度为10-100μm；所述γ-al2o3薄膜的孔隙率小于3％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述冷喷涂工艺的气体压力为0.3-0.8mpa，气体温度为300-600℃，喷涂装置的喷嘴与所述zta陶瓷基板表面之间的距离为10-30mm，喷嘴的扫描速度为8-12l/min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，包括对所述zta陶瓷基板进行预处理步骤，所述预处理步骤包括清洗、研磨以及喷砂。

技术总结本发明公开了一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板表面金属化的方法，包括步骤：S1，提供氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板，记为ZTA陶瓷基板；S2，采用冷喷涂工艺在步骤S1所述ZTA陶瓷基板表面制备形成γ‑A l2O3薄膜；S3，在经过步骤S2处理后的ZTA陶瓷基板的表面敷接金属箔，并使得所述金属箔与所述陶瓷基板表面贴合；然后将敷有金属箔的ZTA陶瓷基板进行烧结，得到表面金属化的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板。所述方法提升铜箔与氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板之间的结合强度和结合稳定性，进而提升表面金属化处理后的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板的抗冷热冲击性能。技术研发人员：何培与,余明先,熊承阳,李毅,戴高环受保护的技术使用者：深圳陶陶科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19