陶瓷金屬化：電子封裝領(lǐng)域的新寵兒

來源：暫無 瀏覽量：載入中...發(fā)布時間：2024.09.06

隨著5G通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子封裝材料在功率型電子元器件中的應(yīng)用日益重要。陶瓷材料，以其高導(dǎo)熱性、低介電損耗、絕緣性、耐熱性、強(qiáng)度以及與芯片匹配的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能，逐漸成為電子封裝領(lǐng)域的新寵兒。其中，陶瓷金屬化技術(shù)更是推動了陶瓷材料在電子封裝中的廣泛應(yīng)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(fā)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(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性，成為替代傳統(tǒng)金屬基板和塑料基板的理想選擇。然而，陶瓷材料的導(dǎo)電性差，難以實(shí)現(xiàn)電氣連接，因此，陶瓷表面金屬化成為解決這一問題的關(guān)鍵。

陶瓷金屬化不僅提升了陶瓷基板的導(dǎo)電性，還增強(qiáng)了其與金屬材料的結(jié)合力，從而保證了封裝件的電氣連接可靠性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。這對于提高電子設(shè)備的整體性能和可靠性至關(guān)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(wǎng)印刷技術(shù)，將導(dǎo)電漿料直接涂布在陶瓷基體上，然后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)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(lǐng)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(yīng)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(shù)，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(jié)合力強(qiáng)，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(chǎn)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?zé)Y(jié)，使銅箔與陶瓷基板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的結(jié)合。DBC技術(shù)具有導(dǎo)熱性好、附著強(qiáng)度高、機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高功率半導(dǎo)體IGBT、激光器、LED器件等產(chǎn)品的封裝中。然而，DBC工藝對設(shè)備和工藝控制要求較高，且銅箔厚度較大，限制了其在精細(xì)線路制作中的應(yīng)用。

4. 化學(xué)鍍金屬化法
化學(xué)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(shè)備簡單、成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。然而，化學(xué)鍍金屬化法的結(jié)合強(qiáng)度相對較低，限制了其在高溫和高應(yīng)力環(huán)境中的應(yīng)用。

5. 新型HE-ION高能離子沉積工藝
戴爾蒙德科技研發(fā)的新型HE-ION高能離子沉積工藝，具備金屬層結(jié)合力、耐高溫焊接和表面光潔度高等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)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(tǒng)金屬化方法中存在的結(jié)合強(qiáng)度低、高溫易失效等問題。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于氮化鋁、氧化鋁等傳統(tǒng)熱沉材料以及碳化硅、金剛石等高熱導(dǎo)率材料的金屬化。

陶瓷金屬化的應(yīng)用前景
隨著5G通信、新能源汽車、高功率半導(dǎo)體等領(lǐng)域的快速發(fā)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(yōu)異的綜合性能，成為這些領(lǐng)域的重要選擇。而陶瓷金屬化技術(shù)，則進(jìn)一步提升了陶瓷基板在電子封裝中的應(yīng)用價值。

在功率半導(dǎo)體IGBT領(lǐng)域，陶瓷覆銅板因其高導(dǎo)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(lǐng)域，陶瓷基板以其小尺寸大功率的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高亮度LED和紫外LED的封裝中。此外，陶瓷封裝還廣泛應(yīng)用于射頻/微波器件、醫(yī)療電子、航空航天等領(lǐng)域。

結(jié)論
陶瓷金屬化技術(shù)作為電子封裝領(lǐng)域的一項(xiàng)重要創(chuàng)新，不僅解決了陶瓷材料導(dǎo)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(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，陶瓷金屬化將在電子封裝領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，推動電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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