一文了解HTCC陶瓷金属化工艺及相关设备厂商

HTCC陶瓷金属化

高温共烧陶瓷(HTCC)具有结构强度高、热导率高、化学稳定性好和布线密度高等优点，因此在大功率组装电路中具有广泛的应用前景。HTCC是将高温烧结陶瓷粉（氧化铝、氮化铝等）制成厚度精确且致密性好的生瓷，在生瓷上利用打孔、微孔注浆、印刷等工艺制出所需的电路图形，然后叠压在一起，通常采用钨、钼、锰等金属浆料，在1500℃~1850℃下烧结，制成三维互连的高密度电路。陶瓷金属化是HTCC生产工艺中的重要环节之一。

HTCC制造工艺流程

一、HTCC陶瓷的金属化技术

HTCC陶瓷的金属化包括单层陶瓷的表面金属化和层与层间的金属化（通孔金属化）。

1、单层陶瓷的表面金属化

单层陶瓷的金属化是采用丝网印刷的方法在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属间的焊接，在陶瓷表面形成电路，不仅可以焊接，且能作为导线传输电流。

印刷是实现电路布线的关键技术。印刷时在丝网一端倒入导体浆料，用刮板在丝网板上的浆料部位施加一定的压力，并向丝网的另一端移动。浆料在移动中被刮板从丝网上方挤压到生瓷片上，从而实现图形的印制。通过印刷，将各种浆料通过制作好电路图形的丝网转移到生瓷片上。

2、层与层间的金属化（通孔金属化）

通孔金属化是指通过在陶瓷基板通孔内壁涂覆一层金属化浆料或者孔内填满金属化浆料，使得通孔实现上下面的电气连通。一般是通过通孔金属化涂覆设备使得厚膜金属化浆料通过陶瓷基板的通孔，使得孔壁的内壁表面均匀的涂覆一层金属化浆料或者孔内填满金属化浆料。通孔填充是HTCC技术的关键工艺之一，在填孔工序中，要确保通孔互连导通率达到100%。常用的通孔填充方法有两种：挤压填孔技术和印刷填孔技术。

HTCC断面示意图

1)挤压填孔

挤压填孔是通过填孔机底部气囊提供的压力，将电子浆料通过掩膜版挤压到生瓷片上开好的通孔中，以实现不同层与层之间形成电气互连导通。挤压填孔存在掩模板制作容易、成本低、操作方便、利于填小孔等优点，但是，在进行大批量的生产作业时，挤压填孔工艺由于经过长时间的挤压作用，浆料中的有机溶剂会大量挥发，导致浆料粘度不断增大，触变性变差，填孔变得越来越难，而且精度差、效率低，被印刷填孔所替代。

2）印刷填孔

丝网印刷填孔原理是砸刮刀运动时带动浆料运动，同时刮刀的压力施加于漏板，将浆料压入漏板孔内，多孔陶瓷台通过透气纸从生瓷片底部抽真空，有助于浆料填充在整个微孔的圆柱空腔里。填孔丝网网版一般采用不锈钢制作, 网版上的孔径应略小于生瓷带上通孔的孔径, 可提高盲孔的形成率。

HTCC印刷填孔示意