金瑞欣陶瓷基板表面金屬化方法
陶瓷基板作為電子系統(tǒng)封裝重要散熱材料,又被用于航空、航天及其它智能功率系統(tǒng),是高集成半導(dǎo)體和電子器件封裝理想材料,主要是基于陶瓷基板具備優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性、高溫絕緣性、較低的介電常數(shù),被業(yè)界認(rèn)為是上好的散熱陶瓷基片。陶瓷基板多采用氧化鋁陶瓷和氮化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷主流陶瓷基片作為材料,通過表面金屬化可以實現(xiàn)更好的電氣性能,金瑞欣陶瓷基板加工多年,那么陶瓷基板表面金屬化都有那些具體的方法呢?
金瑞欣陶瓷基板表面金屬化技術(shù)
金瑞欣陶瓷基板金屬化技術(shù),目前薄膜金屬化法、厚膜金屬化法、直接覆銅金屬化法和化學(xué)鍍膜法,薄膜工藝鍍膜層最薄0.15mm,厚膜法金屬結(jié)合力15n/mm,金屬附著力和結(jié)合力好。
1,陶瓷基板薄膜金屬化法
薄膜法是采用真空蒸鍍、離子鍍、濺射鍍膜等真空鍍膜法將膜材料和AlN陶瓷表面結(jié)合在一起。在AlN陶瓷表面金屬化過程中,金屬膜層與陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡量一致,以提高金屬膜層的附著力。AlN陶瓷薄膜金屬化主要是依靠固態(tài)置換反應(yīng)使金屬層和陶瓷基片連接在一起,對于Ti、Zr等活性金屬,其反應(yīng)吉布斯自由能為負(fù)值,反應(yīng)容易實現(xiàn)。目前,研究最多的是Ti漿料系統(tǒng),Ti層一般為幾十納米,對于多層薄膜,則在Ti層上沉積Ag、Pt、Ni、Cu等金屬后進(jìn)行熱處理。
薄膜金屬化法優(yōu)點是:金屬層均勻,結(jié)合強(qiáng)度高。缺點是:設(shè)備投資大,制作困難,難以形成工業(yè)化規(guī)模。
2,厚膜金屬化法
厚膜金屬化技術(shù)一般采用含玻璃料的糊劑或印色,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,經(jīng)燒結(jié)形成釬焊金屬層、電路及引線接點等。AlN陶瓷厚膜金屬化技術(shù)過程中,導(dǎo)體漿料起著至關(guān)重要的作用,厚膜漿料一般由粒度為 1-5μm 的金屬粉末組成。目前,研究者采用Cu-Ag合金摻雜Ti作為金屬化系統(tǒng),以磷酸二丁酯(DBP)作有機(jī)載體,用絲網(wǎng)印刷工藝對AlN 陶瓷表面進(jìn)行金屬化處理。
厚膜金屬化法優(yōu)點是:工藝簡單,適于自動化和多品種小批量生產(chǎn),且導(dǎo)電性能好。缺點是:結(jié)合強(qiáng)度尚不夠高,特別是高溫結(jié)合強(qiáng)度低,且受溫度影響大。
3,直接覆銅金屬化法
直接敷銅法是在陶瓷基片上,通過Cu-O共晶液相與Al2O3發(fā)生化學(xué)鍵合反應(yīng)而實現(xiàn)的。在制備氮化鋁陶瓷DBC 基板之前,必須對陶瓷表面進(jìn)行熱處理,以使其表面形成 Al2O3薄層,然后將銅箔貼于基板上,在1065℃左右形成Cu-O系共晶溶液,與Al2O3薄層發(fā)生鍵合反應(yīng),從而使氮化鋁陶瓷基片和Cu結(jié)合在一起。直接敷銅法工藝過程中,要嚴(yán)格控制銅箔和陶瓷基片預(yù)氧化的溫度、氣氛和時間,以使銅氧化生成 Cu2O,在界區(qū)與Al2O3反應(yīng),提高氮化鋁陶瓷基板和 Cu 的結(jié)合強(qiáng)度。
直接敷銅法優(yōu)點是:結(jié)合溫度低(1065~1075℃ ),導(dǎo)熱性好,附著強(qiáng)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,有著廣闊的應(yīng)用前景。缺點是:陶瓷進(jìn)行表面熱處理形成的氧化物層會降低氮化鋁基板的熱導(dǎo)率。
4,化學(xué)鍍膜金屬化法
化學(xué)鍍膜金屬化法是指在沒有外電流通過,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,使之形成金屬鍍層?;瘜W(xué)鍍法金屬化機(jī)理主要是機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)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(qiáng)度越高。在AlN陶瓷表面化學(xué)鍍Ni-P合金,先將AlN基片用超聲波清洗,去除表面雜質(zhì),置于NaOH溶液中腐蝕,再置于含鎳鹽的鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍。
化學(xué)鍍優(yōu)點是:設(shè)備簡單,成本低廉,無需二次高溫處理,易于大規(guī)模生產(chǎn)。缺點是:AlN陶瓷表面與金屬層結(jié)合強(qiáng)度不高。
采用金屬化技術(shù)主要是根據(jù)客戶的加工要求制作的,只有能滿足客戶的品質(zhì)要求,按照客戶要求定制生產(chǎn)所需要的陶瓷基板,按時交貨,做的品質(zhì)零缺陷,服務(wù)及時,就是值得信賴的陶瓷電路基板生產(chǎn)供應(yīng)商。更多陶瓷基板金屬化的相關(guān)問題可以咨詢金瑞欣特種電路。