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）機械性能高，機械加工性能好；

（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�；瘜W(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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