中國粉體網(wǎng)訊  近年來，隨著大規(guī)模集成電路及電子設(shè)備向高速化、多功能、小型化、低功耗方向發(fā)展，相關(guān)應(yīng)用對高性能、高密度電路的需求日益增加。其中，芯片制造業(yè)對芯片的封裝測試也提出了要求，需要尋找更優(yōu)異的材料用于封裝制備。

氮化鋁性能

氮化鋁（AlN）陶瓷具有以下諸多優(yōu)點，是理想的電子封裝材料，可作為基板制成印制電路（PCB）板應(yīng)用于高頻電路中。另外，AlN陶瓷具有優(yōu)越的傳熱性能，適用于大功率電路。

（1）高的熱導(dǎo)率；

（2）熱膨脹系數(shù)可與半導(dǎo)體硅片相匹配；

（3）具有高的絕緣電阻和介電強度；

（4）具有低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗；

（5）機(jī)械性能高，機(jī)械加工性能好；

（6）具有非常低的二次電子發(fā)射系數(shù)；

（7）無毒。

但是，AlN陶瓷在高頻大功率場合的應(yīng)用通常會遇到與金屬或陶瓷進(jìn)行連接的問題，由于AlN屬于共價鍵較強的化合物，一般的釬料不能潤濕陶瓷表面。因此，通常需將AlN表面改性，使其具有金屬性質(zhì)（即金屬化），然后再采用常規(guī)的釬焊工藝實現(xiàn)AlN與金屬的連接。

AlN陶瓷金屬化的方法主要有：薄膜金屬化（如Ti/Pd/Au）、厚膜金屬化（低溫金屬化、高溫金屬化）、化學(xué)鍍金屬化（如Ni）、直接覆銅法（DBC）及激光金屬化。

薄膜金屬化

薄膜金屬化法采用濺射鍍膜等真空鍍膜法使膜材料和基板結(jié)合在一起，通常在多層結(jié)構(gòu)基板中，基板內(nèi)部金屬和表層金屬不盡相同，陶瓷基板相接觸的薄膜金屬應(yīng)該具有反應(yīng)性好、與基板結(jié)合力強的特性，表面金屬層多選擇電導(dǎo)率高、不易氧化的金屬。由于是氣相沉積，原則上任何金屬都可以成膜，任何基板都可以金屬化，而且沉積的金屬層均勻，結(jié)合強度高。但薄膜金屬化需要后續(xù)圖形化工藝實現(xiàn)金屬引線的圖形制備，成本較高。

厚膜金屬化法

厚膜金屬化法是在陶瓷基板上通過絲網(wǎng)印刷形成封接用金屬層、導(dǎo)體（電路布線）及電阻等，通過燒結(jié)形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。厚膜金屬化的步驟一般包括：圖案設(shè)計，原圖、漿料的制備，絲網(wǎng)印刷，干燥與燒結(jié)。厚膜法的優(yōu)點是導(dǎo)電性能好，工藝簡單，適用于自動化和多品種小批量生產(chǎn)，但結(jié)合強度不高，且受溫度影響大，高溫時結(jié)合強度很低。

化學(xué)鍍金屬化法

化學(xué)鍍金屬化法是在沒有外電流通過的情況下，利用還原劑將溶液中的金屬離子還原在呈催化活性的物體表面上，在物體表面形成金屬鍍層。化學(xué)鍍法金屬化的結(jié)合強度很大程度上依賴于基體表面的粗糙度，在一定范圍內(nèi)，基體表面的粗糙度越大，結(jié)合強度越高；另一方面，化學(xué)鍍金屬化法的附著性不佳，且金屬圖形的制備仍需圖形化工藝實現(xiàn)。

直接覆銅法

直接覆銅法利用高溫熔融擴(kuò)散工藝將陶瓷基板與高純無氧銅覆接到一起，所形成的金屬層具有導(dǎo)熱性好、附著強度高、機(jī)械性能優(yōu)良、便于刻蝕、絕緣性及熱循環(huán)能力高的優(yōu)點，但是后續(xù)也需要圖形化工藝，同時對AlN進(jìn)行表面熱處理時形成的氧化物層會降低AlN基板的熱導(dǎo)率。

激光金屬化法

激光金屬化法利用激光的熱效應(yīng)使AlN表面發(fā)生熱分解，直接生成金屬導(dǎo)電層。激光照射到AlN陶瓷表面后，陶瓷表面吸收激光的能量，表面溫度上升。當(dāng)AlN表面溫度達(dá)到熱分解溫度時，AlN表面就會發(fā)生熱分解，析出金屬鋁。具有成本低、效率高、設(shè)備維護(hù)簡單等優(yōu)點，在生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，激光金屬化也同樣面臨著許多問題，如：金屬化層表面生成團(tuán)聚物并呈多孔性，金屬化層的附著性差和金屬厚度不均等。

參考來源：

[1]黃平獎.AlN陶瓷激光金屬化的研究進(jìn)展

[2]高隴橋等.氮化鋁陶瓷金屬化技術(shù)的探討

[3]秦典成.陶瓷基板表面金屬化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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