陶瓷封裝的結(jié)構(gòu)強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、電熱和微波等性能優(yōu)秀，是性能優(yōu)良的高功率密度解決方案之一。陶瓷封裝用的外殼是由高溫共燒陶瓷HTCC而成。
?
在陶瓷外殼中，金屬化膜的作用是實現(xiàn)外殼內(nèi)部電路與系統(tǒng)之間提供電能傳輸、信號傳遞、機械支撐和環(huán)境保護等。在高密度封裝電路中，通過控制傳輸線的厚度，減弱信號在通道中的反射，實現(xiàn)特征阻抗匹配顯得非常重要。
在材料、工藝等方面，高溫共燒陶瓷鎢金屬化漿料粒度、絲網(wǎng)規(guī)格、印刷工藝參數(shù)和燒結(jié)溫度對HTCC的膜厚都有不同程度的影響。
鎢金屬化用印刷漿料與其他厚膜導(dǎo)電材料類似，一般包括70wt%~85wt%的鎢粉和無機氧化物粉體，15wt%~30wt%以乙基纖維素和松油醇等為主的有機載體。
有機載體能夠保持分散在內(nèi)部的導(dǎo)電金屬鎢粉和無機粘結(jié)相粉體形成穩(wěn)定的懸浮態(tài)，賦予鎢金屬化漿料良好的印刷性能并且使導(dǎo)電金屬鎢粉和無機粘結(jié)相在印刷后能夠牢固地附著在陶瓷坯體上，在燒結(jié)過程能夠排除。
金屬化膜層厚度隨印刷絲網(wǎng)絲徑的增粗而增厚，隨涂覆在絲網(wǎng)上的感光膜層厚度增加而增加。透過絲網(wǎng)上開口部分的金屬化漿料的體積在很大程度上取決于絲網(wǎng)的絲徑和涂覆在上面的感光膜厚度。理論上增加絲網(wǎng)絲徑和涂覆在上面的感光膜厚度可以得到任意需要的金屬化膜層厚度。
但隨著絲徑和膜層增加到一定厚度，由于圖形邊緣被金屬絲阻擋，感光膜在制版顯影過程中易被水沖走，印刷過程金屬化膜層與感光膜剝離困難，從而導(dǎo)致通過印刷得到的厚膜不理想。
絲網(wǎng)印刷是微電子陶瓷封裝的關(guān)鍵技術(shù)之一。印刷機刮刀在絲網(wǎng)表面移動，漿料填滿絲網(wǎng)上的開口部分，一旦刮刀從該點刮過，絲網(wǎng)從刮刀通過的地方與生瓷膜片分離并恢復(fù)原狀，將鎢金屬化漿料留在生瓷膜片上形成具有一定厚度和圖形的金屬化膜。一般地，金屬化膜層厚度隨刮刀移動速度的增加呈現(xiàn)出先降低后趨于穩(wěn)定的變化趨勢。
四、燒結(jié)溫度是陶瓷管殼成型的關(guān)鍵步驟
在陶瓷與鎢膜進行燒結(jié)過程中，溫度從200℃上升到1000℃范圍內(nèi)，金屬化膜層和生瓷膜片中的有機載體發(fā)生氧化分解反應(yīng)，以CO和CO2的形式逸出，金屬化膜層和生瓷膜片中的金屬鎢和氧化鋁等固體粉體在重力作用下發(fā)生重排，厚度明顯下降。在1100~1600℃溫度范圍內(nèi)，金屬化膜層和氧化鋁膜片內(nèi)部的金屬鎢粉體與金屬鎢粉體、金屬鎢粉體和氧化鋁粉體、氧化鋁粉體和氧化鋁粉體之間的低熔點玻璃相融熔，通過形成液相，物質(zhì)發(fā)生質(zhì)點遷移，液相含量增加，在液相張力作用下金屬鎢粉體和氧化鋁粉體發(fā)生滑移和重排，氣孔逐漸縮小并排除，金屬化膜層厚度進一步降低。
在冷卻過程中，隨著溫度的降低，低熔點玻璃相從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵饘倩雍褪齑赡て耐庑谓Y(jié)構(gòu)得到有效保持。
文章來源：唐利鋒,程凱,龐學(xué)滿,張鵬飛.高溫共燒陶瓷金屬化膜厚影響因素分析
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦加工展）：高溫共燒陶瓷HTCC金屬化膜厚影響因素分析
