氮化铝陶瓷基板金属化方法

    由于AlN基板不具有电导性，因此在用作大功率LED散热基板之前必须对其表面进行金属化和图形化。但AlN与金属是两类物理化学性质完全不同的材料，两者差异表现最为突出的就是形成化合物的成键方式不同。AlN是强共价键化合物，而金属一般都表现为金属键化合物，因此与其它化学键的化合物相比，在高温下AlN与金属的浸润性较差，实现金属化难度较高。因此，如何实现AlN基板表面金属化和图形化成为大功率LED散热基板发展的一个至关重要问题。目前使用最广泛的AlN基板金属化的方法主要有：(1)机械连接法、(2)厚膜法、(3)共烧法、(4)薄膜法、(5)直接覆铜法、(6)直接镀铜法。


    1、机械连接法

    机械连接法的特点是采取合理的结构设计将AlN基板与金属连接在一起，主要有热套连接和螺栓连接两种。机械连接方法具有工艺简单，可行性好等特点，但它常常会产生应力集中，并且不适用于高温环境。

    2、厚膜法

    厚膜法是通过丝网印刷在AlN基板表面涂刷一层导体浆料，经烧结形成引线接点及电路。厚膜导体浆料一般由导电金属粉末（Au、Ag、Cu等，粒度为1-5μm）、玻璃粘结剂和有机载体（包括表面活性剂、有机溶剂和增稠剂等）经混合球磨而成。其中导电金属粉末决定了浆料成膜后的电学性能和机械性能，玻璃粘结剂的作用是粘结导电金属粉末与基体材料并决定了两者之的粘结强度，有机载体作为溶剂将金属粉末与粘结剂混合在一起。

    3、共烧法

    共烧法是通过丝网印刷工艺在AlN陶瓷生片表面涂刷一层难熔金属（Mo、W等）的厚膜浆料，一起脱脂烧成，使导电金属与AlN陶瓷烧成为一体结构。共烧法根据烧结温度的高低可分为低温共烧(LTCC)和高温共烧(HTCC)两种方式，低温共烧基板的烧结温度一般为800-900℃，而高温共烧基板的烧结温度为1600-1900℃。烧结后，为了便于芯片引线键合及焊接，还需在金属陶瓷复合体的金属位置镀上一层Sn或Ni等熔点较低的金属。

    4、薄膜法

    薄膜法是通过真空镀膜技术在AlN基板表面实现金属化。通常采用的真空镀膜技术有离子镀、真空蒸镀、溅射镀膜等。但金属和陶瓷是两种物理化学性质完全不同的材料，直接在陶瓷基板表面进行金属化得到的金属化层的附着力不高，并且陶瓷基板与金属的热膨胀系数不匹配，在工作时会受到较大的热应力。为了提高金属化层的附着力和减小陶瓷与金属的热应力，陶瓷基板一般采用多层金属结构。

    5、直接覆铜法

    直接覆铜法(DBC)是一种基于陶瓷基板发展起来的陶瓷表面金属化方法，基本原理是：在弱氧化环境中，与陶瓷表面连接的金属铜表面会被氧化形成一层Cu[O]共晶液相，该液相对互相接触的金属铜和陶瓷基板表面都具有良好润湿效果，并在界面处形成CuAlO2等化合物使金属铜能够牢固的敖接在陶瓷表面，实现陶瓷表面的金属化。而AlN基板具有较强的共价键，金属铜直接覆着在其表面的附着力不高，因此必须进行预处理来改善其与Cu的附着力。一般先对其表面进行氧化，生成一层薄Al2O3，通过该氧化层来实现与金属铜的连接。

    6、直接镀铜法

    直接镀铜DPC(Directplatingcopper)首先将陶瓷基板做前处理清洁，利用薄膜专业制造技术－真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层，接着以黄光微影之光阻被覆曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。DPC工艺在陶瓷薄膜工艺加工基础上发展起来的陶瓷电路加工工艺。区别于传统的厚膜和薄膜加工工艺，它的加工更加强化电化学加工要求。通过物理方法实现陶瓷表面金属化以后，采用电化学加工导电铜和功能膜层。

    以上就是氮化铝陶瓷基板金属化方法，如有更多问题，请联系深圳市嘉翔陶瓷板技术有限公司。