陶瓷金屬化：電子封裝領域的新寵兒
來源：暫無 瀏覽量：載入中...發布時間：2024.09.06
隨著5G通信技術的迅猛發展和電子技術的不斷進步，電子封裝材料在功率型電子元器件中的應用日益重要。陶瓷材料，以其高導熱性、低介電損耗、絕緣性、耐熱性、強度以及與芯片匹配的熱膨脹系數等優異性能，逐漸成為電子封裝領域的新寵兒。其中，陶瓷金屬化技術更是推動了陶瓷材料在電子封裝中的廣泛應用。
陶瓷金屬化的重要性
在功率型電子元器件中，散熱問題是制約其發展的主要瓶頸之一。隨著功率密度的不斷提高，對封裝基板的散熱性能提出了更高要求。陶瓷基板因其導熱性和熱穩定性，成為替代傳統金屬基板和塑料基板的理想選擇。然而，陶瓷材料的導電性差，難以實現電氣連接，因此，陶瓷表面金屬化成為解決這一問題的關鍵。
陶瓷金屬化不僅提升了陶瓷基板的導電性，還增強了其與金屬材料的結合力，從而保證了封裝件的電氣連接可靠性、熱穩定性和機械強度。這對于提高電子設備的整體性能和可靠性至關重要。
陶瓷金屬化的主要方法
1. 厚膜金屬化法
厚膜金屬化法采用絲網印刷技術，將導電漿料直接涂布在陶瓷基體上，然后經高溫燒結使金屬層牢固附著于陶瓷基體上。這種方法工藝簡單、成本較低，適用于對圖形精度要求不高的LED封裝等領域。然而，其金屬層厚度和線寬線距的精度控制相對較差，限制了在高精度電子器件中的應用。
2. 薄膜金屬化法
薄膜金屬化法主要采用物理氣相沉積（PVD）技術，在真空條件下將金屬原子或離子沉積在陶瓷基板表面，形成均勻的金屬薄膜。這種方法形成的金屬層與陶瓷基板結合力強，且金屬層厚度均勻，適用于需要高精度圖形制備的場合。然而，薄膜金屬化法生產效率較低，成本較高。
3. 直接敷銅法（DBC）
DBC是一種在陶瓷表面（主要是Al?O?和AlN）鍵合銅箔的金屬化方法。通過高溫燒結，使銅箔與陶瓷基板發生化學反應，形成牢固的結合。DBC技術具有導熱性好、附著強度高、機械性能優良等優點，廣泛應用于高功率半導體IGBT、激光器、LED器件等產品的封裝中。然而，DBC工藝對設備和工藝控制要求較高，且銅箔厚度較大，限制了其在精細線路制作中的應用。
4. 化學鍍金屬化法
化學鍍金屬化法利用還原劑將溶液中的金屬離子還原在陶瓷基板表面，形成金屬鍍層。這種方法設備簡單、成本低廉，易于實現大規模生產。然而，化學鍍金屬化法的結合強度相對較低，限制了其在高溫和高應力環境中的應用。
5. 新型HE-ION高能離子沉積工藝
戴爾蒙德科技研發的新型HE-ION高能離子沉積工藝，具備金屬層結合力、耐高溫焊接和表面光潔度高等優點。該技術通過高能離子沉積的方式，在陶瓷基板表面形成均勻的金屬層，有效解決了傳統金屬化方法中存在的結合強度低、高溫易失效等問題。該技術可廣泛應用于氮化鋁、氧化鋁等傳統熱沉材料以及碳化硅、金剛石等高熱導率材料的金屬化。
陶瓷金屬化的應用前景
隨著5G通信、新能源汽車、高功率半導體等領域的快速發展，對高性能電子封裝材料的需求日益增加。陶瓷基板以其優異的綜合性能，成為這些領域的重要選擇。而陶瓷金屬化技術，則進一步提升了陶瓷基板在電子封裝中的應用價值。
在功率半導體IGBT領域，陶瓷覆銅板因其高導熱性和高可靠性，成為電動汽車用高可靠功率模板的理想選擇。在LED封裝領域，陶瓷基板以其小尺寸大功率的優勢，廣泛應用于高亮度LED和紫外LED的封裝中。此外，陶瓷封裝還廣泛應用于射頻/微波器件、醫療電子、航空航天等領域。
結論
陶瓷金屬化技術作為電子封裝領域的一項重要創新，不僅解決了陶瓷材料導電性差的問題，還顯著提升了封裝件的電氣連接可靠性、熱穩定性和機械強度。隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，陶瓷金屬化將在電子封裝領域發揮更加重要的作用，推動電子產業的持續發展。
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