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氮化铝陶瓷金属化的5种办法


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氮化铝陶瓷金属化的5种办法2021-02-04 氮化铝陶瓷金属化的5种办法[140]

  氮化铝陶瓷在高频大功率场合的应用通常会遇到与金属或陶瓷进行连接的问题,由于氮化铝属于共价键较强的化合物,一般钎料无法润湿陶瓷表面。因此,通常需要将氮化铝表面改性,使其金属化,再采用常规的钎焊工艺实现氮化铝与金属的连接。

  氮化铝陶瓷金属化的方法主要有:直接覆铜法、薄膜金属化、厚膜金属化、激光金属化及化学镀金属化。

  直接覆铜法

  直接覆铜法是利用高温熔融扩散工艺将陶瓷基板与高纯无氧铜覆接到一起的方法,其形成的金属层导热性好、附着强度高、机械性能优良、绝缘性及热循环能力高,且便于刻蚀。但后续需加以图形化工艺,而对氮化铝进行表面热处理时形成的氧化物层也会降低氮化铝基板的热导率。

  薄膜金属化法

  薄膜金属化法是采用真空镀膜的方法使膜材料和基板结合在一起。在多层结构基板中,基板内部的金属和表层金属不同,陶瓷基板接触的薄膜金属应具有反应性好、结合力强等特性,表面金属层则多选择电导率高、不易氧化的金属。气相沉积法在原则上任何金属都可以成膜,任何基板都可以金属化,且沉积的金属层均匀,结合强度高。但薄膜金属化需要图形化工艺实现金属引线的图形制备,成本较高。

  厚膜金属化法

  厚膜金属化法是在陶瓷基板上采用丝网印刷的方法形成封接用的金属层、导体及电阻,再通过烧结形成钎焊金属层、电路及引线接点等。厚膜金属化的步骤一般包括图案设计、原图、浆料的制备、丝网印刷、干燥与烧结。厚膜法制备的金属层导电性能好,工艺简单,适用于自动化和多品种小批量生产,但结合强度不高,易受温度影响,高温时结合强度很低。

  激光金属化法

  激光金属化法是利用激光的热效应使氮化铝表面发生热分解,直接生成金属导电层的方法。激光照射到氮化铝陶瓷表面后,陶瓷表面吸收激光能量使温度上升,当氮化铝表面的温度达到热分解温度时,氮化铝表面就会发生热分解,析出金属铝。该方法成本低、效率高、设备维护简单,因此在生产实践中得到了广泛应用。

  化学镀金属化法

  化学镀金属化法是利用还原剂将溶液中的金属离子还原在呈催化活性的物体表面上,从而在物体表面形成金属镀层。化学镀法金属化的结合强度很大程度上依赖于基体表面的粗糙程度,在一定的范围内,基体表面的粗糙度越大,结合强度越高。但化学镀金属化法的附着性不佳,金属图形的制备仍需借助图形化工艺实现。

  氮化铝陶瓷的传热性能十分优越,适用于大功率电路,其热膨胀系数可与半导体硅片相匹配。因其具有高绝缘电阻和介电强度、低介电常数和介质损耗,再加上机械性能高、机械加工性能好,二次电子发射系数非常低,氮化铝陶瓷已成为理想的电子封装材料,常作为基板制成印制电路板应用于高频电路中。

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