氮化铝陶瓷pcb基板及其金属化

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1、氮化铝陶瓷PCB基板及其金属化氮化铝陶瓷PCB基板及其金属化氮化铝陶瓷PCB基板及其金属化氮化铝陶瓷PCB基板及其金属化电路的应用越来越广.而电子产品的小型化又要求电路组件有良好的散热性.氮化铝电子陶瓷以其低的介电常数和高的散热系数,继氧化铝电子陶瓷之后已被选作印制线路板的基板.在国外已有生产氮化铝为基板的印制线路板.但是,如氧化铝电子陶瓷的金属化一样,氮化铝的金属化技术目前也以高温共烧或真空镀膜两种方法为主.先在基板表面沉积一层薄的金属膜,然后电镀加厚.由于这两种方法的成本高,因此,氮化铝印制线路板的价格更高,这就使得它的

2、应用受到了限制.本研究课题旨在开发一种成本低的氮化铝电子陶瓷金属化工艺.氮化铝电子陶瓷基板用传统的化学处理和无电解镀在用作多层陶瓷电路组件上获得的镀层具有较好的结台力.但是和用14oo~c高温使它和金属膜共烧得到的镀层结合力相比仍有较大差距.一方面对同样材料用不同的前处理溶液和掭加剂对镀层的结台力有明显的区别,选择更合适的溶液和添加剂可望进一步提高结合力;另一方面,由于现代陶瓷在成形之前,根据需要可在原料中加入Al,,Mg0,SiO等来改善材料的性能,因而,有可能通过改变陶瓷原料配方,生产出电镀专用的电子陶瓷.氮化铝电子陶瓷

3、有很优越的性能,其导热性能和其他性能与别的材料的比较见图1及表1.图1导热性能比较袁l三类冉瓷性能比较由于氮化铝电子陶瓷有很高的导热系数,低的膨胀系数,低的介电常数和介电损耗(在高频下),因此,用这种材料为基板制成的印制线路板适宜于高频电路中应用,而且有利于缩小导线的间距和使导线细化,极为优越的传热性能更适宜于大功率电路上使用,这些性能都有利于使电子产品小型化和提高产品的可靠性.收祷日期:1999—02—28上海轻工业高等专科学校第20卷1金属化工艺本试验所用氮化铝陶瓷板是5()nlrnx5()nlrnx0.15mm的基板,

4、略带灰色,在金属化之前已根据电路的要求利用电脑作的布线设计在必要的位置用激光钻了孔以便金属化后制作双面印制板.氮化铝电子陶瓷在硫酸,盐酸,硝酸,铬酸中都很稳定,先后在不同温度下,用不同浓度的上述四种酸分别作数分钟到数十分钟的腐蚀,对腐蚀前后的样板用分析天平称量,结果不见有失重.用美国的RodenStock的激光测厚仪对表面形貌作了测定,也不见表面粗糙度有改变.在上述四种酸的混合液中进行腐蚀,结果相同.说明上述四种酸并不能粗化氮化铝陶瓷表面.在作了碱性脱脂,清洗,烘干,用上述四种酸清理后,烘干,再用传统的敏化,活化工艺作前处理

5、,虽然能在表面上沉积化学铜,但是结合力较差.1.1有机溶剂调节的工艺试验本工艺采用一种有机溶剂,它既有脱脂清理表面的功能,又有表面调节功能.氮化铝试片经溶剂擦洗,干燥后,按下列流程操作:从催化开始,我们使用德国Blasberg—Chemie公司镀印制板的工艺槽液,催化用代号K125胶体钯溶液,温度25℃,时间8～10min,经清洗后用代号A2的溶液活化,温度25℃,时间4min,这样金属钯颗粒就裸露于它吸附的陶瓷表面.再经清洗后,采用酸性硫酸盐镀铜.温度25℃,时间15min,再经清洗,活化后,再采用酸性镀铜,温度25℃,时

6、间30/IliD.,然后进行清洗,干燥.采用本工艺流程镀得的铜镀层具有良好的结合力.12使用改进粗化液的工艺试验首先对氮化铝陶瓷表面作去油处理,也可用常用的碱性去油液:Na0H30l;Na0,3og/l;NaYO3og/1;温度7O一8O℃;时问(一般1015min)除净为止.然后先用热水清洗,再冷水清洗,接着便进行粗化处理.粗化槽液组成为:CrO315~1,HI:100g/l;添加剂C/1;温度室温;时问50～60rain.温度高时,处理时间可缩短.和氧化铝电子陶瓷一样,如温度高处理时间过长,会造成镀铜后铜层变化,这主要是

7、由于表面过腐蚀,造成酸洗液浸入陶瓷较深部位,难以通过清洗排出,以至存放过程中和铜层进行反应所致.添加剂C的作用是提高腐蚀效果,以利腐蚀能达到较深部位,从而提高镀层和基体的结合力.粗化处理后,陶瓷必须被彻底清洗,先后用冷水,热水,冷水清洗后烘干.目的是要除去残留在陶瓷微孔内的酸液.因为,用金相显微镜观察陶瓷表面及横截面可见陶瓷表面及内部都存在许多微孔,经粗化后,有些孔隙向深处贯通或扩大.烘干后各道工序和前述一样用德国Blasberg—Chemie公司的槽液和流程.镀层和基体结合力明显好于用传统无添加剂的粗化液处理后所得镀层的结

8、合力.处理过程中要注意的是催化,活化工序要采用工件移动,以利于含贵金属的胶团在陶瓷表面的吸附和活化效果的提高,催化后各道工序不能用强烈的喷淋,以免冲走表面胶团颗粒或催化核心而出现漏镀或表面无镀层.为避免敏化溶液的快速氧化以及敏化,活化溶液相互污染带来的缺点,胶态钯是一种较新的直接活化法.“