什么技術(shù)能讓陶瓷基板與金屬中實現(xiàn)強強聯(lián)合組合？

? ? ? 陶瓷板通常被稱為無機非金屬材料?？梢?，人們直接將陶瓷基板定位在金屬的反面。畢竟兩個的表現(xiàn)天差地別。但是兩者的優(yōu)勢太突出了，所以很多時候需要將陶瓷基板和金屬結(jié)合起來各顯神通，于是誕生了工藝陶瓷金屬化技術(shù)。

? ? ? 尤其是隨著5G時代的到來，半導(dǎo)體芯片的功率不斷提升。輕量化、高集成化的發(fā)展趨勢越來越明顯，散熱的重要性也越來越突出。這無疑對封裝散熱材料提出了更嚴(yán)格的要求，在電力電子元器件的封裝結(jié)構(gòu)中，封裝基板是上下連接、保持內(nèi)外電路連通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有散熱、機械支撐等功能。陶瓷基板作為一種新型的電子散熱封裝材料，具有與芯片匹配的高導(dǎo)熱、絕緣、耐熱、強度、熱膨脹系數(shù)等諸多優(yōu)點。

? ? ? 電路中使用的陶瓷基板必須首先金屬化，應(yīng)在陶瓷表面上一層金屬膜。并使其導(dǎo)電，然后用金屬引線或其他金屬導(dǎo)電層焊接，連接并成為一體。陶瓷金屬密封工藝中最重要的一步是金屬化，其質(zhì)量影響最終的密封效果。

一、陶瓷與金屬焊接的難點
? ? ? 1、陶瓷的線膨脹系數(shù)小，而金屬的線膨脹系數(shù)比較大，造成接頭開裂。一般要處理好金屬中間層的熱應(yīng)力。
? ? ? 2、陶瓷本身導(dǎo)熱系數(shù)低，抗熱震性弱。焊接時，重要的是盡量降低溫度并控制焊接后的冷卻速度。
? ? ? 3、大多數(shù)陶瓷導(dǎo)電性差，甚至不導(dǎo)電很難使用電焊。
? ? ? 4、由于陶瓷材料多為共價晶體，不易變形，易發(fā)生脆性斷裂。目前多采用中間層降低焊接溫度，焊接采用間接擴散法。
? ? ? 5、由于陶瓷材料具有穩(wěn)定的電子配位性，金屬與陶瓷之間的連接不太可能。需要金屬化陶瓷或活性焊接釬焊。
? ? ? 6、陶瓷與金屬焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計有別于普通焊接，通常分為平面密封結(jié)構(gòu)、套筒結(jié)構(gòu)、銷密封結(jié)構(gòu)、雙密封結(jié)構(gòu)。套筒結(jié)構(gòu)效果最好，這些接頭結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)要求非常高。

二、陶瓷金屬化的機理
? ? ? 陶瓷金屬化的機理比較復(fù)雜，涉及多種化學(xué)和物理反應(yīng)、物質(zhì)的塑性流動和粒子重排。金屬化層中的氧化物和非金屬氧化物等各種物質(zhì)在不同的燒結(jié)階段會發(fā)生不同的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)擴散遷移。隨著溫度的升高，每種物質(zhì)都會發(fā)生反應(yīng)，形成一種中間化合物，當(dāng)它達(dá)到一個共同的熔點時，就會形成液相。液態(tài)玻璃相具有一定的粘度，同時產(chǎn)生塑性流動。之后，顆粒在毛細(xì)管的作用下重新排列。在能量的驅(qū)動下，原子或分子發(fā)生擴散遷移，晶粒長大，孔隙逐漸縮小消失，金屬化層致密化。

三、陶瓷金屬化工藝
? ? ? 1. 基材預(yù)處理；
? ? ? 2、金屬化漿料的制備；
? ? ? 3、涂布干燥；
? ? ? 4、熱處理；
四、陶瓷金屬化的具體方法
? ? ? 1、Mo-Mn 法；
? ? ? 2、活化 Mo-Mn 法；
? ? ? 3、活性金屬釬焊；
? ? ? 4、直接鍵合銅（DBC）；
? ? ? 5、磁控濺射；

五、陶瓷基板金屬化的影響因素
? ? ? 1、金屬化配方；
? ? ? 2、金屬化溫度和保持時間；
? ? ? 3、金屬化層的微觀結(jié)構(gòu)；
? ? ? 4、其他因素；

【文章來源：展至科技】

審核編輯 黃昊宇