什么技术能让陶瓷基板与金属中实现强强联合组合？

      陶瓷板通常被称为无机非金属材料。可见，人们直接将陶瓷基板定位在金属的反面。毕竟两个的表现天差地别。但是两者的优势太突出了，所以很多时候需要将陶瓷基板和金属结合起来各显神通，于是诞生了工艺陶瓷金属化技术。

      尤其是随着5G时代的到来，半导体芯片的功率不断提升。轻量化、高集成化的发展趋势越来越明显，散热的重要性也越来越突出。这无疑对封装散热材料提出了更严格的要求，在电力电子元器件的封装结构中，封装基板是上下连接、保持内外电路连通的关键环节，具有散热、机械支撑等功能。陶瓷基板作为一种新型的电子散热封装材料，具有与芯片匹配的高导热、绝缘、耐热、强度、热膨胀系数等诸多优点。

      电路中使用的陶瓷基板必须首先金属化，应在陶瓷表面上一层金属膜。并使其导电，然后用金属引线或其他金属导电层焊接，连接并成为一体。陶瓷金属密封工艺中最重要的一步是金属化，其质量影响最终的密封效果。

一、陶瓷与金属焊接的难点
      1、陶瓷的线膨胀系数小，而金属的线膨胀系数比较大，造成接头开裂。一般要处理好金属中间层的热应力。
      2、陶瓷本身导热系数低，抗热震性弱。焊接时，重要的是尽量降低温度并控制焊接后的冷却速度。
      3、大多数陶瓷导电性差，甚至不导电很难使用电焊。
      4、由于陶瓷材料多为共价晶体，不易变形，易发生脆性断裂。目前多采用中间层降低焊接温度，焊接采用间接扩散法。
      5、由于陶瓷材料具有稳定的电子配位性，金属与陶瓷之间的连接不太可能。需要金属化陶瓷或活性焊接钎焊。
      6、陶瓷与金属焊接的结构设计有别于普通焊接，通常分为平面密封结构、套筒结构、销密封结构、双密封结构。套筒结构效果最好，这些接头结构的生产要求非常高。

二、陶瓷金属化的机理
      陶瓷金属化的机理比较复杂，涉及多种化学和物理反应、物质的塑性流动和粒子重排。金属化层中的氧化物和非金属氧化物等各种物质在不同的烧结阶段会发生不同的化学反应和物质扩散迁移。随着温度的升高，每种物质都会发生反应，形成一种中间化合物，当它达到一个共同的熔点时，就会形成液相。液态玻璃相具有一定的粘度，同时产生塑性流动。之后，颗粒在毛细管的作用下重新排列。在能量的驱动下，原子或分子发生扩散迁移，晶粒长大，孔隙逐渐缩小消失，金属化层致密化。

三、陶瓷金属化工艺
      1. 基材预处理；
      2、金属化浆料的制备；
      3、涂布干燥；
      4、热处理；
四、陶瓷金属化的具体方法
      1、Mo-Mn 法；
      2、活化 Mo-Mn 法；
      3、活性金属钎焊；
      4、直接键合铜（DBC）；
      5、磁控溅射；

五、陶瓷基板金属化的影响因素
      1、金属化配方；
      2、金属化温度和保持时间；
      3、金属化层的微观结构；
      4、其他因素；

【文章来源：展至科技】

审核编辑 黄昊宇