本发明属于陶瓷金属化技术领域，特别涉及一种双面覆铜陶瓷基板的制备方法。
背景技术：
随着功率电子器件的发展，电路板集成度与工作频率不断提高，散热问题已成为功率电子器件发展中必须要解决的关键问题。陶瓷基板是大功率电子器件、集成电路基板的封装材料，是功率电子、电子封装与多芯片模块等技术中的关键配套材料，其性能决定着模块的散热效率和可靠性。
目前采用的dbc双面覆铜陶瓷基板，陶瓷板两面的铜分两次分别进行烧结。这种工艺存在以下不足：
1、由于热膨胀系数不同，烧结一面时铜和陶瓷之间会产生较大的热应力，对基板的力学性能不利；
2、先烧结的铜要经历两个高温过程，铜晶粒在二次高温过程中继续长大，对基板的力学性能及表面状态不利；
3、烧结所用时间是单面烧结的两倍，生产效率低，综合效益差。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双面覆铜陶瓷基板的制备方法。本发明的制备方法实现了在陶瓷基板的双面同时进行覆铜，制备的基板性能优良、表面无污染，且该制备方法生产效率高。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
本发明的目的在于提供一种双面覆铜陶瓷基板的制备方法，包括：
第一步：对瓷片基材及铜片进行清洗；
第二步：在第一保护气氛下对铜片进行退火处理，退火温度500℃～1060℃，退火处理时间1min～30min；
第三步：在第二保护气氛下，按第一铜片、瓷片、第二铜片的顺序叠放在垫片上进行烧结，烧结温度1065℃～1082℃，烧结时间1～100min；
第四步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
进一步的，所述步骤二中的退火温度为650-850℃。
进一步的，所述步骤二中的第一保护气氛为含氧量50ppm～3000ppm的氮气气氛。
进一步的，所述步骤三中的第二保护气氛为含氧量5ppm～550ppm的氮气气氛。
进一步的，所述步骤三中的烧结时间为20-40min。
进一步的，所述步骤三中的垫片的材质为耐高温金属材料(耐高温达1200℃)或不与铜反应的陶瓷；其中，耐高温金属材料为不锈钢，inconel，镍镉合金等；不与铜反应的陶瓷选自y2o3、mgo、sic、si3n4中的一种或两种以上的复合陶瓷。
进一步的，所述步骤三中的垫片的厚度为0.2mm～10mm；
进一步的，所述垫片的优选厚度为1mm～3mm，垫片过薄则容易发生变形，过厚则造成操作不便，不利于生产。
进一步的，所述步骤三中的垫片的表面粗糙度ra为0.1μm～10μm，适度的表面粗糙度可以减小铜与垫片的作用面积，防止铜片与垫片完全接触而损坏铜的表面。
与现有技术相比，本发明的积极效果如下：
本发明将瓷片基材和铜片放在垫片上进行烧结，垫片不与铜反应且对铜的损伤小，避免了瓷粉污染造成的产品报废；实现了两面同时烧结，避免了单面烧结产生的较大热应力及铜晶粒在二次高温过程中的继续长大，大大提高了生产效率及良品率。
附图说明
图1为本发明的双面覆铜陶瓷基板的结构示意图；
其中，第一铜层-1，第二铜层-2，瓷片基材-3，垫片-4。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
第一步：对瓷片基材3、第一铜片1和第二铜片2进行清洗。用酸碱溶液、去离子水， 通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量1000ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度800℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量40ppm的氮气保护气氛下，按第一铜片1、瓷片基材3、第二铜片2的顺序叠放在垫片4(垫片4的材质inconel718、厚度3mm、粗糙度5μm)上(第一铜片1放在垫片4上，瓷片3放在第一铜片1表面，第二铜片放在瓷片3表面)进行双面同时烧结，烧结温度1080℃，烧结时间20min。
第四步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板结合力优良、生产效率高且铜表面状态良好。
实施例2
第一步：对瓷片基材3、第一铜片1和第二铜片2进行清洗。用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量950ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度900℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量30ppm的氮气保护气氛下，按第一铜片1、瓷片基材3、第二铜片2的顺序叠放在垫片4(垫片4的材质y2o3、厚度2mm、粗糙度4μm)上(第一铜片1放在垫片4上，瓷片3放在第一铜片1表面，第二铜片放在瓷片3表面)进行双面同时烧结，烧结温度1075℃，烧结时间30min。
第四步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板结合力优良、生产效率高且铜表面状态良好。
实施例3
第一步：对瓷片基材3、第一铜片1和第二铜片2进行清洗。用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量1100ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度780℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量35ppm的氮气保护气氛下，按第一铜片1、瓷片基材3、第二铜片2的顺序叠放在垫片4(垫片4的材质镍镉合金、厚度1mm、粗糙度3μm)上(第一铜片1放在垫片4上，瓷片3放在第一铜片1表面，第二铜片放在瓷片3表面)进行双面 同时烧结，烧结温度1073℃，烧结时间25min。
第四步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板结合力优良、生产效率高且铜表面状态良好。
对比例1
第一步：对瓷片基材、第一铜片和第二铜片进行清洗。用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量1000ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度800℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量40ppm的氮气保护气氛下，将第一铜片放置在陶瓷基板上进行第一面烧结，烧结温度1070℃，烧结时间20min。
第四步，在含氧量40ppm的氮气保护气氛下，在已烧结单面铜的基板的另一面烧结第二铜片，烧结温度1080℃，烧结时间20min。
第五步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板与实例1相比，生产效率低近一倍。
对比例2
第一步：对瓷片基材3、第一铜片1和第二铜片2进行清洗。用酸碱溶液、去离子水，通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量950ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度900℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量30ppm的氮气保护气氛下，将第一铜片放置在陶瓷基板上进行第一面烧结，烧结温度1065℃，烧结时间30min。
第四步，在含氧量30ppm的氮气保护气氛下，在已烧结单面铜的基板的另一面烧结第二铜片，烧结温度1075℃，烧结时间30min。
第五步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板与实例2相比，生产效率低近一倍。
对比例3
第一步：对瓷片基材3、第一铜片1和第二铜片2进行清洗。用酸碱溶液、去离子水， 通过超声清洗、喷淋、预脱水等工艺对铜片、瓷片基材进行清洗去除材料表面的杂质。
第二步：在氧含量1100ppm的氮气气氛下对铜片进行退火处理，设定温度780℃，退火处理时间为15min，使其表面产生一定厚度的氧化层。
第三步：在含氧量35ppm的氮气保护气氛下，将第一铜片放置在陶瓷基板上进行第一面烧结，烧结温度1068℃，烧结时间25min。
第四步，在含氧量35ppm的氮气保护气氛下，在已烧结单面铜的基板的另一面烧结第二铜片，烧结温度1073℃，烧结时间25min。
第五步：烧结完毕后，制得双面覆铜陶瓷基板。
所得双面覆铜陶瓷基板与实例3相比，生产效率低近一倍。
分别对实施例1-3以及对比例1-3的双面覆铜陶瓷基板进行抗弯强度、剥离强度测试，结果如表1所示。
抗弯强度测试条件：环境温度10～35℃，相对湿度≤80％，支点间距30mm，加载速率0.5mm/min；
剥离强度测试条件：90度剥离，环境温度10～35℃，相对湿度≤80％，速度设定50mm/min，试样宽度5mm。
表1
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。