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氧化铝陶瓷金属化工艺

已有 163 次阅读2017-9-13 17:36 |个人分类:陶瓷基板| 关键词: 陶瓷金属化

现代电子技术的不断进步,提升了人们的生活质量水平,同时也促进了电子制造业的蓬勃发展。制造业自然也就带动了新材料领域的突飞猛进。特种陶瓷就是其一,在特种陶瓷里面,应用范围最广的就是氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷是指Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
因为良好的电气性能,氧化铝陶瓷在电子电气方面的应用是最多的,而作为电子电器基板材料的话,必须要涉及到的就是表面的金属化处理,因为陶瓷是绝缘材料,所以只有表面金属化才能过电导通。小编今天要给大家讲的就是氧化铝陶瓷表面金属化工艺。
陶瓷金属化,是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜,使之实现陶瓷和金属间的焊接,更先进的应用,是在陶瓷表面形成电路,不仅可以焊接,而且能够作为导线传输电流。目前传统的金属化方法有厚膜法、DBC法、DPC法、LTCC、HTCC以及斯利通的LAM。以下逐个说明此几个工艺的优缺点:
 1.厚膜法
 通过丝网印刷的方式,在陶瓷基上印刷各种电路、电阻及电容,不可否认,此工艺应用非常广泛,可以承载较大的电流,陶瓷大多数的应用都是通过厚膜法实现,但它真的可以包治百病吗?大家都知道,丝网印刷的精度很不尽人意,银浆与陶瓷的结合并不能达到令人满意的程度,同时银浆是需在一定温度下烧结才能固化的,这几个缺点,相信有很多行业内的人士也曾经被深深困扰。而且厚膜法的线路较粗,这对于电子产品的小型化而言是个不小的阻碍,于是,大家不得不想出其他的办法。
 2.DBC法
此工艺经常在大功率模块上应用,铜层较厚,可负载较大电流,导热性能好,强度高,绝缘性强,热膨胀系数与Si等半导体材料相匹配。然而,陶瓷基板与金属材料的反应能力低,润湿性差,实施金属化颇为困难,不易解决Al2O3与铜板间微气孔产生的问题,加之较高的烧结温度,成本很高,只能应用于有特殊需求的领域。
3.DPC法
在LED领域应用比较广泛,技术主要掌握在台湾厂商手中,同欣电子年出货量占了一大半以上,另外还有瑷司柏,此工艺最大的优点就是线路精密度高,表面平滑,比较适合覆晶/共晶封装,国际LED大厂Cree、欧司朗等都在使用同欣的基板。其成本要低于DBC法,国内目前斯利通的DPC技术已经正式量产。
4.LTCC
LTCC由于采用厚膜印刷技术完成线路制作,线路表面较为粗糙,对位不精准。而且,多层陶瓷叠压烧结工艺还有收缩比例的问题,这使得其工艺解析度受到限制,LTCC陶瓷基板的推广应用受到极大挑战。
5.HTCC
此工艺由于很高的烧结温度,使用者已经极少,基本被LTCC代替。
综上所述,目前的几种传统工艺,都有这样或那样的缺点:成本高、精度不够、工艺稳定性不够、附着强度差、线路表面不够平滑、无法满足电子产品小型化需求等等。可以想象,如果有设计者需要设计一款符合以上条件的产品,那该怎么办?难道明知有工艺缺陷也还要是使用此工艺吗?NO,还有一种新的陶瓷上布线工艺:LAM-激光活化金属化技术,是一种陶瓷立体成型件表面金属化工艺。此工艺成本低于DPC工艺,线路密度跟DPC工艺一样,表面非常平滑,适合覆晶/共晶工艺,附着强度高,制程短且稳定,并且可在任何复杂形状的产品上进行布线,而不仅仅只限于平面。

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