金屬化陶瓷基板，究竟有什么優(yōu)點(diǎn)和制備方法？

陶瓷作為一種典型的無機(jī)非金屬材料，似乎與金屬站在了完全相反的位置，由于其優(yōu)勢過于突出，人們開始想到陶瓷與金屬相結(jié)合就這樣陶瓷基板金屬化技術(shù)就此誕生。

陶瓷基板的優(yōu)點(diǎn)：

1、低介電損耗-介電常數(shù)；

2、高導(dǎo)熱性；

3、熱膨脹系數(shù)，陶瓷和金屬的熱膨脹系數(shù)接近；

4、高結(jié)合強(qiáng)度，金屬層與陶瓷之間的高結(jié)合強(qiáng)度；

5、工作溫度高，陶瓷可以承受波動較大的高低溫循環(huán)，甚至可以在500-600度的高溫下正常工作；

6、高電絕緣性，陶瓷材料本身是一種絕緣材料，能承受很高的擊穿電壓；

陶瓷用于電路時(shí)必須先進(jìn)行金屬化處理，即在陶瓷表面涂上一層與陶瓷結(jié)合牢固但不易熔化的金屬膜使其導(dǎo)電，然后再與金屬焊接將引線或其他金屬導(dǎo)電層連接起來成為一個(gè)。可以說陶瓷金屬化效果的優(yōu)劣會直接影響到最終的封裝效果。

常用的陶瓷基板金屬化制備方法主要有Mo-Mn法、活化Mo-Mn法、活性金屬釬焊法、直接鍍銅法（DBC）和磁控濺射法。

1、Mo-Mn法

Mo-Mn法是以難熔金屬粉末Mo原料，然后在金屬化配方中加入少量低熔點(diǎn)Mn，加入結(jié)合劑包裹在氧化鋁陶瓷表面，然后燒結(jié)而成形成金屬化層。傳統(tǒng)Mo-Mn法的缺點(diǎn)是燒結(jié)溫度高，能耗大，配方中缺少活化劑導(dǎo)致封孔強(qiáng)度低。

2、活化Mo-Mn法

活化Mo-Mn法是在傳統(tǒng)Mo-Mn法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，改進(jìn)的主要方向是：添加活化劑和用鋁和錳的氧化物或鹽替代金屬粉末。兩種改進(jìn)方法的目的都是為了降低金屬化溫度，活化Mo-Mn法的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、成本高，但其結(jié)合牢固可大大提高潤濕性。因此仍是陶瓷-金屬封閉工藝中最早發(fā)明的工藝，具有應(yīng)用范圍比較廣泛。

3、活性金屬釬焊法

活性金屬釬焊法也是一種應(yīng)用廣泛的陶瓷金屬密封工藝，比Mo-Mn法晚10年發(fā)展起來。它的特點(diǎn)是流程少，只需一次加熱過程即可完成陶瓷金屬密封。釬焊合金中含有Ti、Zr、Hf、Ta等活潑元素。添加的活性元素與氧化鋁發(fā)生反應(yīng)，在界面處形成具有金屬特性的反應(yīng)層。這種方法可以很容易地適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。與錳法相比該方法較為簡單、經(jīng)濟(jì)。

活性金屬釬焊法的缺點(diǎn)是活性釬料單一，限制了它的應(yīng)用不適合連續(xù)生產(chǎn)。只適用于大批量、單件或小批量生產(chǎn)。

4、直接鍍銅DBC

DBC是在陶瓷表面主要是氧化鋁和氮化鋁鍵合銅箔的一種金屬化方法，它是隨著板上芯片COB封裝技術(shù)的興起而發(fā)展起來的一種新型工藝。其基本原理是在Cu與陶瓷之間引入氧，在1065-1083℃形成Cu/O共晶液相，再與陶瓷基體和銅箔反應(yīng)生成CuAIO2或Cu{AIO2}2，然后再在中間相的作用下，實(shí)現(xiàn)了銅箔與基材的結(jié)合。

5、磁控濺射法

磁控濺射法是一種物理氣相沉積法，它通過磁控技術(shù)在基板上沉積多層薄膜，與其他沉積技術(shù)相比，它具有更好的附著力和更少的污染等優(yōu)勢，并提高沉積樣品的結(jié)晶度以獲得高質(zhì)量的薄膜。這種方法得到的金屬化層很薄，可以保證零件尺寸的準(zhǔn)確性。DPC工藝支持PTH（通孔），可實(shí)現(xiàn)高密度組裝—線/間距（L/S）分辨率可達(dá)20μm，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的輕量化、小型化、集成化。

金屬化陶瓷基板作為一種新型材料，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在不久的將來陶瓷基板金屬化材料必將大放異彩。

審核編輯：湯梓紅