什么技術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。可見，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合起來各顯神通，于是誕生了工藝陶瓷金屬化技術。

? ? ? 尤其是隨著5G時代的到來，半導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格的要求，在電力電子元器件的封裝結構中，封裝基板是上下連接、保持內外電路連通的關鍵環(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，應在陶瓷表面上一層金屬膜。并使其導電，然后用金屬引線或其他金屬導電層焊接，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力。
? ? ? 2、陶瓷本身導熱系數(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)陶瓷導電性差，甚至不導電很難使用電焊。
? ? ? 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構設計有別于普通焊接，通常分為平面密封結構、套筒結構、銷密封結構、雙密封結構。套筒結構效果最好，這些接頭結構的生產要求非常高。

二、陶瓷金屬化的機理
? ? ? 陶瓷金屬化的機理比較復雜，涉及多種化學和物理反應、物質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在不同的燒結階段會發(fā)生不同的化學反應和物質擴散遷移。隨著溫度的升高，每種物質都會發(fā)生反應，形成一種中間化合物，當它達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，同時產生塑性流動。之后，顆粒在毛細管的作用下重新排列。在能量的驅動下，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、金屬化層的微觀結構；
? ? ? 4、其他因素；

【文章來源：展至科技】

審核編輯 黃昊宇