氮化铝陶瓷基板金属化的意义和方法

总所周知，氮化铝陶瓷基板在没有做加工之前是光板，呈灰白色，金华化后的氮化铝陶瓷基板具备更好的导热性能、电器性能。今天小编就来分享一下氮化铝陶瓷基板金属化的意义和方法。

氮化铝陶瓷基板金属化的意义：

氮化铝陶瓷具有优异的电学和热学性能，被认为是最有前途的高导热陶瓷基底材料。为了密封封装结构、安装元件以及连接输入和输出端子，氮化铝陶瓷基板的表面和内部均需要金属化。

氮化铝陶瓷基板金属化工艺的方法

陶瓷表面金属化的可靠性和性能对陶瓷基板的应用有重要影响。牢固的粘合强度和优异的气密性是最基本的要求。考虑到基板的散热，在金属和陶瓷之间的界面处也需要更高的热导率。氮化铝陶瓷表面的金属化方法有：薄膜法、厚膜法、高熔点金属化法、化学镀法、直接覆铜法(DBC法)等。

氮化铝陶瓷基板金属化-薄膜法

薄膜法是通过离子镀、真空蒸发、溅射镀膜等方法在氮化铝陶瓷基片上制备金属薄膜。理论上，可以通过气相沉积技术在任何衬底材料上镀覆任何金属膜，但是为了获得具有更好结合强度的衬底/金属膜系统，通常要求两者的热膨胀系数尽可能匹配。通常，在多层结构衬底中，衬底内部的金属不同于表面上的金属。与陶瓷基底接触的薄膜金属应具有良好的反应性和与基底的强结合力的特性。表面的金属大多是高导电性的金属，不易氧化。

薄膜金属化层均均匀，金属化层质量高，结合强度高，但设备投资大，难以进行大规模生产。

氮化铝陶瓷基板金属化-厚膜法

厚膜金属化法是通过丝网印刷等技术在氮化铝陶瓷基片上按照预先设计的图案在陶瓷表面涂覆一层厚膜浆料，然后烧结得到钎焊金属层、电路、引线等。可以满足不同的需求。厚膜膏通常包括永久粘合剂、有机载体和金属粉末，并且通过球磨和混合形成。粘合剂通常是玻璃料、金属氧化物或两者的混合物。它的功能是连接陶瓷和金属，并确定厚膜浆料对基体陶瓷的附着力。这是生产厚膜浆料的关键。有机载体的作用主要是分散功能相和粘结相，同时保持厚膜浆料的一定粘度，为后续丝网印刷做准备，在烧结过程中逐渐挥发。金属粉末是厚膜浆料的核心物质。热处理后，在陶瓷表面形成金属层，从而实现陶瓷的表面金属化。

由于氮化铝的高活性，已经比较成熟的陶瓷厚膜金属化用浆料不能应用，否则会产生气泡缺陷。厚膜法工艺简单，便于小批量生产，导电性好，但结合强度不够高，受温度影响很大。

氮化铝陶瓷高熔点金属化法

高熔点金属法，也称为钼-锰法，使用难熔金属粉末钼作为主要成分，在金属化配方中加入少量低熔点锰，加入粘合剂涂覆陶瓷表面，然后烧结形成金属化层。该方法主要应用于氧化铝的金属化。如果在氮化铝表面上使用该方法，需要在氮化铝陶瓷表面上预氧化一层Al2O3以促进与金属粉末的反应。

高熔点金属化法制备的金属涂层与陶瓷基体结合力强，但所得金属膜表面难以直接焊接，导电性不理想，能耗大。

直接覆铜法

直接覆铜法是在AlN陶瓷表面键合铜箔的一种金属化方法，它是随着板上芯片封装技术的兴起而发展出来的一种新型工艺。其基本原理是在Cu与陶瓷之间引进氧元素，然后在1065~1083℃时形成Cu/O共晶液相，进而与陶瓷基体及铜箔发生反应生成Cu(AlO2)2，并在中间相的作用下实现铜箔与基体的键合。因 AlN属于非氧化物陶瓷，其表面敷铜的关键在于在其表面形成一层Al2O3过渡层，并在过渡层的作用下实现铜箔与基体陶瓷的有效键合。

直接覆铜法导热性好，附着强度高，机械性能好，易于大规模生产，但氧化工艺条件不易控制。

氮化铝陶瓷基板金属化-化学镀法

化学镀法是用还原剂将溶液中的金属离子还原到催化活性物体表面形成金属镀层。化学镀基底表面的粗糙度对镀层的结合强度有很大影响，在一定范围内，结合强度随着基底表面粗糙度的增加而增加。因此，化学镀的关键是对氮化铝陶瓷表面进行粗糙化处理。

化学镀成本低，适合大规模生产，但其结合强度低，特别是在高温环境下，因此只适用于那些不要求高结合强度的行业。

氮化铝陶瓷基板金属化-高熔点金属化法

高熔点金属法，也称为钼-锰法，使用难熔金属粉末钼作为主要成分，在金属化配方中加入少量低熔点锰，加入粘合剂涂覆陶瓷表面，然后烧结形成金属化层。该方法主要应用于氧化铝的金属化。如果在氮化铝表面上使用该方法，需要在氮化铝陶瓷表面上预氧化一层Al2O3以促进与金属粉末的反应。

      高熔点金属化法制备的金属涂层与陶瓷基体结合力强，但所得金属膜表面难以直接焊接，导电性不理想，能耗大。

氮化铝陶瓷基板金属化-直接覆铜法

直接覆铜法是在AlN陶瓷表面键合铜箔的一种金属化方法，它是随着板上芯片封装技术的兴起而发展出来的一种新型工艺。其基本原理是在Cu与陶瓷之间引进氧元素，然后在1065~1083℃时形成Cu/O共晶液相，进而与陶瓷基体及铜箔发生反应生成Cu(AlO2)2，并在中间相的作用下实现铜箔与基体的键合。因 AlN属于非氧化物陶瓷，   其表面敷铜的关键在于在其表面形成一层Al2O3过渡层，并在过渡层的作用下实现铜箔与基体陶瓷的有效键合。

直接覆铜法导热性好，附着强度高，机械性能好，易于大规模生产，但氧化工艺条件不易控制。
      化学镀法

化学镀法是用还原剂将溶液中的金属离子还原到催化活性物体表面形成金属镀层。化学镀基底表面的粗糙度对镀层的结合强度有很大影响，在一定范围内，结合强度随着基底表面粗糙度的增加而增加。因此，化学镀的关键是对氮化铝陶瓷表面进行粗糙化处理。

化学镀成本低，适合大规模生产，但其结合强度低，特别是在高温环境下，因此只适用于那些不要求高结合强度的行业。

综上可见，无论是氮化铝陶瓷基板金属化采用薄膜法、厚膜法、高熔点金属化法、化学镀法、直接覆铜法(DBC法)的任何一种方法，都是居于专业加工定制客户需求的产品。金瑞欣陶瓷基板金属化加工制作多年，有着较为丰富的经验。