五個(gè)問(wèn)題解答全面認(rèn)知陶瓷基板金屬化

金屬化陶瓷基板目前是陶瓷基板的一種，那么陶瓷基板金屬化是什么？陶瓷基板金屬化技術(shù)方法都有哪一些？什么是高溫共陶瓷金屬化？工藝流程是什么？在哪里生產(chǎn)？等問(wèn)題，今天小編一一解答。

什么是陶瓷基板金屬化？

陶瓷基板金屬化是在陶瓷表面牢固地粘附一層金屬薄膜，使之實(shí)現(xiàn)陶瓷和金屬間的焊接，現(xiàn)有鉬錳法、鍍金法、鍍銅法、鍍錫法、鍍鎳法、LAP法（激光后金屬鍍）等多種陶瓷金屬化工藝。

覆銅陶瓷基板

陶瓷表面金屬化技術(shù)方法都有哪些？

陶瓷金屬化的方法主要五種方法：有薄膜法、厚膜法、直接敷銅法、化學(xué)鍍法和激光覆銅法。

薄膜法薄膜法是采用真空蒸鍍、離子鍍、濺射鍍膜等真空鍍膜法將膜材料和AlN陶瓷表面結(jié)合在一起。在AlN陶瓷表面金屬化過(guò)程中，金屬膜層與陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡量一致，以提高金屬膜層的附著力。AlN陶瓷薄膜金屬化主要是依靠固態(tài)置換反應(yīng)使金屬層和陶瓷基片連接在一起，對(duì)于Ti、Zr等活性金屬，其反應(yīng)吉布斯自由能為負(fù)值，反應(yīng)容易實(shí)現(xiàn)。目前，研究最多的是Ti漿料系統(tǒng)，Ti層一般為幾十納米，對(duì)于多層薄膜，則在Ti層上沉積Ag、Pt、Ni、Cu等金屬后進(jìn)行熱處理。但是薄膜法優(yōu)點(diǎn)是：金屬層均勻，結(jié)合強(qiáng)度高。缺點(diǎn)是：設(shè)備投資大，制作困難，難以形成工業(yè)化規(guī)模。

厚膜法厚膜金屬化技術(shù)一般采用含玻璃料的糊劑或印色，在陶瓷基板上通過(guò)絲網(wǎng)印刷形成封接用金屬層、導(dǎo)體(電路布線)及電阻等，經(jīng)燒結(jié)形成釬焊金屬層、電路及引線接點(diǎn)等。AlN陶瓷厚膜金屬化技術(shù)過(guò)程中，導(dǎo)體漿料起著至關(guān)重要的作用，厚膜漿料一般由粒度為 1-5μm 的金屬粉末組成。目前，研究者采用Cu-Ag合金摻雜Ti作為金屬化系統(tǒng)，以磷酸二丁酯（DBP）作有機(jī)載體，用絲網(wǎng)印刷工藝對(duì)AlN 陶瓷表面進(jìn)行金屬化處理。

IGBT陶瓷基板

厚膜法優(yōu)點(diǎn)是：工藝簡(jiǎn)單，適于自動(dòng)化和多品種小批量生產(chǎn)，且導(dǎo)電性能好。缺點(diǎn)是：結(jié)合強(qiáng)度尚不夠高，特別是高溫結(jié)合強(qiáng)度低，且受溫度影響大。

1,直接敷銅法

直接敷銅法是在AlN基片上，通過(guò)Cu-O共晶液相與Al2O3發(fā)生化學(xué)鍵合反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。在制備AlN-DBC 基板之前，必須對(duì)AlN陶瓷表面進(jìn)行熱處理，以使其表面形成 Al2O3薄層，然后將銅箔貼于基板上，在1065℃左右形成Cu-O系共晶溶液，與Al2O3薄層發(fā)生鍵合反應(yīng)，從而使AlN和Cu結(jié)合在一起。直接敷銅法工藝過(guò)程中，要嚴(yán)格控制銅箔和AlN陶瓷基片預(yù)氧化的溫度、氣氛和時(shí)間，以使銅氧化生成 Cu2O，在界區(qū)與Al2O3反應(yīng)，提高 AlN 和 Cu 的結(jié)合強(qiáng)度。

2,直接敷銅法優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)合溫度低（1065～1075℃ ），導(dǎo)熱性好，附著強(qiáng)度高，機(jī)械性能優(yōu)良，便于刻蝕，絕緣性及熱循環(huán)能力高，有著廣闊的應(yīng)用前景。缺點(diǎn)是：AlN陶瓷進(jìn)行表面熱處理形成的氧化物層會(huì)降低AlN 基板的熱導(dǎo)率。

3,化學(xué)鍍法化學(xué)鍍法是指在沒(méi)有外電流通過(guò)，利用還原劑將溶液中的金屬離子還原在呈催化活性的物體表面，使之形成金屬鍍層?；瘜W(xué)鍍法金屬化機(jī)理主要是機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度很大程度上依賴于基體表面的粗糙度，在一定范圍內(nèi)，基體表面的粗糙度越大，結(jié)合強(qiáng)度越高。在AlN陶瓷表面化學(xué)鍍Ni-P合金，先將AlN基片用超聲波清洗，去除表面雜質(zhì)，置于NaOH溶液中腐蝕，再置于含鎳鹽的鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍。

4,化學(xué)鍍優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)需二次高溫處理，易于大規(guī)模生產(chǎn)。缺點(diǎn)是：AlN陶瓷表面與金屬層結(jié)合強(qiáng)度不高。

5,激光覆銅法
　　激光覆銅法是聯(lián)合國(guó)家光電實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的新型陶瓷金屬化方法，采用高能激光，對(duì)陶瓷以及金屬表面進(jìn)行分解，然后以離子態(tài)使其結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度可以達(dá)到前所未有的45Mpa，穩(wěn)定性極高，并且大大提高了生產(chǎn)效率，對(duì)整個(gè)陶瓷行業(yè)而言，具有里程碑式的意義。

什么是高溫共燒陶瓷金屬化？為何要高溫共燒？

高溫共燒通常溫度1300~1600 ℃，首先將陶瓷粉體與有機(jī)粘接劑混合形成漿料，再利用刮刀把漿料加工成片狀，經(jīng)干燥后形成陶瓷生坯，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求在生坯上加工導(dǎo)通孔并填充金屬粉末，利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在生坯表面涂布形成線路圖形，最后將各層生坯層疊后進(jìn)行壓合，在共燒爐內(nèi)完成燒結(jié)并成型。在增加組裝密度、縮短互連長(zhǎng)度、減少信號(hào)延遲、減小體積、提高可靠性等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，特別適用于高頻通訊用組件。

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