陶瓷金属化

  尤其是随着5G时代的到来，半导体芯片功率不断增加，轻型化和高集成度的发展趋势日益明显，散热问题的重要性也越来越突出，这无疑对封装散热材料提出了更为严苛的要求。如何做好芯片热管理，将会是很长一段时间内行业必须要面对的问题。

  在功率型电子元器件的封装结构中，封装基板作为承上启下、保持内外电路导通的关键环节，兼有散热和机械支撑等功能。受到了越来越多的制造商的重视。

怎么样才算是好的基板材料？

  高热导率，低介电常数，有较好的耐热、耐压性能；有足够的强度、刚度，对芯片和电子元器件起到支撑和保护的作用；热膨胀系数接近芯片材料（如Si，GaAs），避免芯片的热应力损坏；成本尽可能低，满足大规模工业生产应用的需求；具有良好的加工、组装和安装性能。

  陶瓷作为典型的无机非金属材料，似乎与金属站在了完全相反的位置上，但两者各自的优势又实在太突出，于是人们开始想法将陶瓷和金属结合起来，各显所长。陶瓷金属化技术就这么诞生了。多年来，陶瓷金属化一直是一个热门的课题，国内外学者都对其展开了深入的研究。

陶瓷材料的优势

1.低通讯损耗－陶瓷材料本身的介电常数使得信号损耗更小。

2.高热导率－芯片上的热量直接传导到陶瓷片上面，无需绝缘层，可以做到相对更好的散热。

3.更匹配的热膨胀系数－陶瓷和芯片的热膨胀系数接近，不会在温差剧变时产生太大变形导致线路脱焊、内应力等问题。

4.高结合力－斯利通陶瓷电路板产品的金属层与陶瓷基板的结合强度高，最大可以达到45MPa（大于1mm厚陶瓷片自身的强度）。

5.高运行温度－陶瓷可以承受波动较大的高低温循环，甚至可以在500-600度的高温下正常运作。

6.高电绝缘性－陶瓷材料本身就是绝缘材料，可以承受很高的击穿电压。

  陶瓷用于电路中，必须首先对其金属化，即在陶瓷表面敷一层与陶瓷粘结牢固而又不易被熔化的金属薄膜，使其导电，随后用焊接工艺与金属引线或其他金属导电层相连接而成为一体。

可以说，陶瓷金属化效果的优劣，将直接影响最终的封装效果。

  华林科纳整理出陶瓷金属化常用的制备方法主要有Mo-Mn法、活化Mo-Mn法、活性金属钎焊法、直接覆铜法(DBC)、磁控溅射法。

1、Mo-Mn法

  Mo-Mn法是以难熔金属粉Mo为主，再加入少量低熔点Mn的金属化配方，加入粘结剂涂覆到Al2O3陶瓷表面，然后烧结形成金属化层。传统Mo-Mn法的缺点在于烧结温度高，能源消耗大，且配方中无活化剂的参与导致封接强度低。

2、活化Mo-Mn法

  活化Mo-Mn法是在传统Mo-Mn法基础上进行的改进，改进的方向主要有：添加活化剂和用钼、锰的氧化物或盐类代替金属粉。这两类改进方法都是为了降低金属化温度。活化Mo-Mn法的缺点是工艺复杂、成本高，但其结合牢固，能极大改善润湿性，所以仍是陶瓷-金属封接工艺中发明最早、应用范围比较广的工艺。

3、活性金属钎焊法

活性金属钎焊法......

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