发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料，减少厚膜与基板接口处的气泡，提高金属膜层的致密性和与陶瓷基板的结合强度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料，主要组分为导电相粉体，粘接相玻璃粉体和有机载体，所述粘接相玻璃粉体的烧结温度为730～860℃；氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料还包含一硼化钨。一硼化钨在烧结温度条件下与氮化铝陶瓷基板与金属化浆料涂层界面处产生的氮气该氮气与陶瓷基片表面和浅层的氧混合，一硼化钨与混合气体反应，反应产物能降低粘接相的粘度，进一步提高浆料的流动性，气泡也更容易逸出，界面处气孔的数量减少，改善金属膜层与陶瓷极片的界面连接情况，减少烧结后厚膜中的裂纹，提高膜层致密度。与其他硼化钨化合物相比，一硼化钨具有较低的金属电阻率，有助于降低膜层方阻。

优选的技术方案为，按质量份数计，所述氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料的主要组成为：导电相粉体80～95份、粘接相玻璃粉体2～8份、有机载体3～12份、一硼化钨0.03～0.45份。一硼化钨的含量过大，影响粘接层的连续性，进而不利于维持金属膜层与陶瓷基板之间预定的附着强度，玻璃析晶致使粘接层内部应力分布不均匀程度加剧，裂纹缺陷增加。

优选的技术方案为，以所述导电相粉体的质量为100％计，所述导电相粉体的主要组成为：银60％～75％、铜15％～30％、钛1.5％～12％；以粘接相玻璃粉体的质量为100％计，所述粘接相玻璃粉体的主要组成为氧化锌17～27％、三氧化二硼60～72％、二氧化硅10～20％。导电相粉体的熔点为840℃左右，高于一硼化钨与氧气及氮气发生反应的温度，烧结升温过程中，粘接相玻璃粉体先熔化成液态渗入氮化铝表面的陶瓷基板的晶粒之间，润湿氮化铝陶瓷表面，此时未熔化的导电相粉体之间存在排气间隙，降低金属膜层(厚膜)中的气孔率，提高致密性。

优选的技术方案为，所述氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料还包含730～800℃内具有各向同性负热膨胀性能的负热膨胀材料。在烧结升温过程中各向同性的负热膨胀材料体积缩小，使玻璃粘接层内部应力分布均匀，促使金属膜层与氮化铝的热膨胀系数相匹配。体积缩小的负热膨胀材料还能提高开口气孔率，进一步加速陶瓷基板表面的气泡排出，烧结后的降温过程中负热膨胀材料体积增大，补偿玻璃料和金属的热膨胀。负热膨胀材料在玻璃料中的取向不确定，各向异性的负热膨胀材料也会致使粘接层内部应力分布不均匀程度加剧，增加出现裂纹缺陷的几率。

优选的技术方案为，所述负热膨胀材料为钨酸锆，氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料的主要组成为：导电相粉体80～95份、粘接相玻璃粉体2～8份、有机载体3～12份、一硼化钨0.03～0.5份、钨酸锆0.05～0.3份。进一步的，导电相粉体83～91份、粘接相玻璃粉体3～6份、有机载体5～12份、一硼化钨0.1～0.35份、钨酸锆0.08～0.22份。有机载体的基本组成为溶剂和增稠剂，该包括流变剂、表面活性剂、除泡剂等改性剂，控制浆料的粘度。溶剂可选的为松油醇、二乙二醇丁醚醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯，增稠剂可选的为乙基纤维素、聚乙烯醇缩醛。

优选的技术方案为，所述导电相粉体的平均粒径为1～2.5μm，所述粘接相玻璃粉体的平均粒径为2.5～3.5μm，所述一硼化钨的平均粒径为200～600nm。上述组分的粒径组合更有利于一硼化钨迁移到陶瓷基板的金属化界面处。

优选的技术方案为，所述粘接相玻璃粉体和一硼化钨为复合粉体。烧结条件下粘接相玻璃液体的流动能带动更多的一硼化钨迁移至氮化铝界面，提高一硼化钨参与氮气和氧气反应的几率；进一步的，复合粉体为混合型复合粉体。混合型复合粉体的制备方法为：将粘接相玻璃粉体与一硼化钨混合并且添加至分散液中，球磨，过筛，得到预定粒径的混合型复合粉体。

优选的技术方案为，所述钨酸锆的平均粒径为200～600nm；所述粘接相玻璃粉体、一硼化钨和钨酸锆为复合粉体。

本发明的目的之二在于提供一种氮化铝陶瓷基板的金属化方法，包括以下步骤：将上述的氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料丝网印刷到氮化铝基板上，惰性气体气氛下烧结。

优选的技术方案为，所述烧结为分段烧结，第一烧结段温度为730～780℃；第二段烧结温度为780～860℃。一硼化钨与氧和氮气充分反应和界面气体反应，促使气体在第一烧结段温度条件下充分排出。进一步的，满足上述烧结温度的导电相粉体和粘接相玻璃粉体的组成为：导电相粉体的主要组成为：银60％～75％、铜15％～30％、钛1.5％～12％；以粘接相玻璃粉体的质量为100％计，粘接相玻璃粉体的主要组成为氧化锌17～27％、三氧化二硼60～72％、二氧化硅10～20％。进一步的，所述第一烧结段的烧结保温时长为3～8min，第二烧结段的烧结保温时长为12～20min。进一步的，第一段烧结温度为750～780℃。

本发明的优点和有益效果在于：

本发明氮化铝陶瓷基板的厚膜金属化浆料中包含一硼化钨，烧结温度下金属化浆料与氮化铝的界面处产生的氮气以及浆料中的氧气与一硼化钨反应，反应产物还能降低烧结温度下厚膜金属化浆料中的粘接相粘度，加速气泡的排出；上述因素均有助于减少金属化氮化铝陶瓷基板中金属膜层中的气泡残留，提高金属膜层的致密性和与基板的结合强度。