金属化陶瓷基板，究竟有什么优点和制备方法？

陶瓷作为一种典型的无机非金属材料，似乎与金属站在了完全相反的位置，由于其优势过于突出，人们开始想到陶瓷与金属相结合就这样陶瓷基板金属化技术就此诞生。

陶瓷基板的优点：

1、低介电损耗-介电常数；

2、高导热性；

3、热膨胀系数，陶瓷和金属的热膨胀系数接近；

4、高结合强度，金属层与陶瓷之间的高结合强度；

5、工作温度高，陶瓷可以承受波动较大的高低温循环，甚至可以在500-600度的高温下正常工作；

6、高电绝缘性，陶瓷材料本身是一种绝缘材料，能承受很高的击穿电压；

陶瓷用于电路时必须先进行金属化处理，即在陶瓷表面涂上一层与陶瓷结合牢固但不易熔化的金属膜使其导电，然后再与金属焊接将引线或其他金属导电层连接起来成为一个。可以说陶瓷金属化效果的优劣会直接影响到最终的封装效果。

常用的陶瓷基板金属化制备方法主要有Mo-Mn法、活化Mo-Mn法、活性金属钎焊法、直接镀铜法（DBC）和磁控溅射法。

1、Mo-Mn法

Mo-Mn法是以难熔金属粉末Mo原料，然后在金属化配方中加入少量低熔点Mn，加入结合剂包裹在氧化铝陶瓷表面，然后烧结而成形成金属化层。传统Mo-Mn法的缺点是烧结温度高，能耗大，配方中缺少活化剂导致封孔强度低。

2、活化Mo-Mn法

活化Mo-Mn法是在传统Mo-Mn法的基础上进行的改进，改进的主要方向是：添加活化剂和用铝和锰的氧化物或盐替代金属粉末。两种改进方法的目的都是为了降低金属化温度，活化Mo-Mn法的缺点是工艺复杂、成本高，但其结合牢固可大大提高润湿性。因此仍是陶瓷-金属封闭工艺中最早发明的工艺，具有应用范围比较广泛。

3、活性金属钎焊法

活性金属钎焊法也是一种应用广泛的陶瓷金属密封工艺，比Mo-Mn法晚10年发展起来。它的特点是流程少，只需一次加热过程即可完成陶瓷金属密封。钎焊合金中含有Ti、Zr、Hf、Ta等活泼元素。添加的活性元素与氧化铝发生反应，在界面处形成具有金属特性的反应层。这种方法可以很容易地适应大规模生产。与锰法相比该方法较为简单、经济。

活性金属钎焊法的缺点是活性钎料单一，限制了它的应用不适合连续生产。只适用于大批量、单件或小批量生产。

4、直接镀铜DBC

DBC是在陶瓷表面主要是氧化铝和氮化铝键合铜箔的一种金属化方法，它是随着板上芯片COB封装技术的兴起而发展起来的一种新型工艺。其基本原理是在Cu与陶瓷之间引入氧，在1065-1083℃形成Cu/O共晶液相，再与陶瓷基体和铜箔反应生成CuAIO2或Cu{AIO2}2，然后再在中间相的作用下，实现了铜箔与基材的结合。

5、磁控溅射法

磁控溅射法是一种物理气相沉积法，它通过磁控技术在基板上沉积多层薄膜，与其他沉积技术相比，它具有更好的附着力和更少的污染等优势，并提高沉积样品的结晶度以获得高质量的薄膜。这种方法得到的金属化层很薄，可以保证零件尺寸的准确性。DPC工艺支持PTH（通孔），可实现高密度组装—线/间距（L/S）分辨率可达20μm，实现设备的轻量化、小型化、集成化。

金属化陶瓷基板作为一种新型材料，具有许多独特的优点，在不久的将来陶瓷基板金属化材料必将大放异彩。

审核编辑：汤梓红