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氮化铝陶瓷直接覆铜基板具有优良的导电和导热性能,在大功率、高密度封装领域具有广泛的应用前景。本文对直接覆铜法制备AlN陶瓷覆铜基板的工艺条件进行了探索,采用分别在无氧铜片和AlN基片上进行预氧化的方法,从而形成相应的Cu2O和Al2O3氧化层,然后通过化学反应形成封接良好的界面,制备出AlN陶瓷直接敷铜基板。铜片高温预氧化实验表明在900~1050℃之间,当氧气体积分数为2%~10%时,铜片表面可生成纯的Cu2O层。Cu2O层厚度随温度和氧含量的增加而逐渐增加,达到一定厚度后产生剥落。氧化层厚度随氧化时间呈抛物线变化规律,当氧化温度和氧气体积分数分别为1000℃和4%时,氧化层厚度随时间变化符合抛物线规律x2=194t-955。铜片氧化层表面形貌取决于氧化速率,低氧化速率下可形成平整致密的Cu2O层,高的氧化速率下形成Cu2O纳米球形颗粒,均匀氧化亚铜纳米球形颗粒可以在氧化温度为1000℃,氧含量为4%,氧化时间为10min的条件下制备。AlN基片预氧化实验表明,在1200℃下,氧化层厚度增长缓慢,氧化层表面平整且致密;在1250℃下的氧化层表面有孔洞出现,并且随着氧化时间从30min延长到120min,氧化层上的孔洞数量也相应减少;在1300℃下,由于氧化速率过快,氧化层表面有裂纹产生。对覆接工艺的探索表明合适的覆接温度和时间分别为1080℃和25min。通过对基板截面和断面的分析可知,基板最脆弱的部分是AlN陶瓷基片与其表面氧化层结合的地方,此断面的主要物相是Al2O3和AlN。AlN陶瓷直接覆铜基板的结合强度随着铜片氧化层厚度的增加而降低,表明预氧化层厚度是影响覆铜基板结合强度的关键因素。