陶瓷-金属封装技术

󰀁󰀁文章编号:1671-3559(2002)01-0084-08

收稿日期:2001󰀁02󰀁20基金项目:国家自然科学基金(599775054)第一作者简介:男,1964年生,副教授,博士金属陶瓷复合涂层技术

刘福田1,2,󰀁李兆前1,󰀁黄传真1

(1.山东大学机械工程学院,山东济南250000;2.济南大学材料科学与工程学院,山东济南250022)

摘󰀁要:金属陶瓷复合涂层技术是优越的现代材料表面处理

技术和材料复合技术。对各种金属陶瓷复合涂层技术的主要内容、发展概况和技术特点进行了综述,对各种涂层技术的发展趋势进行了展望。关键词:金属陶瓷;涂层技术

中图分类号:TG174.44󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

金属材料表层的物理化学性能对它的许多重要

使用性能,如硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性和抗氧化

性等都有决定性的作用。金属陶瓷涂层能改变金属

基体外表面的形貌、结构和化学组成,并赋予基体新

的性能。利用在金属表面涂覆金属陶瓷涂层的方

法,制备的既有金属强度和韧性,又有陶瓷耐高温、

耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料,已成功地应用于

航天、航空、国防、化工、机械、电力、电子等工

业[1󰀁5]。

金属陶瓷涂层材料的制备方法有很多种。随着

科学技术的高速发展,各种涂层制备技术的发展水

平都得到了很大的提高,涂层种类不断增多,涂层质

量越来越好,用途日益广泛[6]。但是,各种涂层制

备技术各自也都具有很大缺陷。本文将对各种金属

陶瓷复合涂层技术及其发展情况进行综述。

1󰀁热喷涂技术

热喷涂技术是通过火焰、电弧或等离子体等热

源,将某种线材或粉末状的材料加热至熔化或半熔

化状态,并加速形成高速熔滴,喷向基体,并在其上

形成涂层,从而对材料表面性能(如耐磨性、耐蚀性、

耐热性等)进行强化或再生,起到保护作用,并能对

因磨损腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修

复。同时,还可以赋予材料表面以特殊性能(如电、

光、磁等)。该技术是1910年由瑞士的M.U.Se󰀁hoop发明的,历经90年的历史,目前已广泛应用于

微波器件金属陶瓷外壳电性能设计及实践　

一一微波器件封装之一　

高尚通，王文琴　（中电科技集团电子１　３所，河北石家庄０５００５　１）　摘要：总结了微波器件金属陶瓷外壳的电性能设计理论和实践成果，给出了研制微波器件金属陶瓷外　壳的基本流程及设计要素；详细介绍了用于微波器件外壳设计时电容、电感、特性阻抗、延迟等参数的　计算公式；根据多年的实践经验，给出了几种行之有效的改善外壳电性能的结构和模式：最后就技改项　目、研究装备、外壳所需的基础材料的研究开发和生产、高新技术产业化等问题提出了建议。　关键词：多层陶瓷；金属一陶瓷封装；微波器件　中图分类号：ＴＮ３８５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－３５３Ｘ（２００２）１１—００５１—０４　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ—ｃｅｒａｍｉｃ　ｐａｃｋａｇｅｓ　ｆｏｒ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ＧＡＯ　Ｓｈａｎｇ—ｔｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｑｉｎ　（Ｔｈｅ　３ｔｈ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＥＴＣ，ｓｈｉｊｉａｚｈａｎｇ　０５００５　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ—ｃｅｒａｍｉｃ　ｐａｃｋａｇｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌｉｔｉｅｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ，ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ｕｓｉｎｇ　ｉｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｆｒｏｍ　ｙｅａｒｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ，ｓｏｍｅ　ｅｆｆｅｃ—　ｔｉｖｅ　ｗａｙｓ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｄｅｖｅｌ—　ｏｐｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｐａｃｋａｇｅ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ・・ｌａｙｅｒ　ｃｅｒａｍｉｃ；ｍｅｔａｌ・・ｃｅｒａｍｉｃ　ｐａｃｋａｇｅ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｄｅｖｉｃｅ　

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索 -

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11 陶瓷的封接技术及研究进展

摘要：介绍了陶瓷与金属连接的主要类型和种类* 对各种连接方法的机理、特点和影响因素进行了重点介绍。

关键词：陶瓷 金属 连接 焊接

1引言

陶瓷与金属的封接，也称焊接（包括陶瓷与陶瓷的焊接），在现代工业技术中的应用有着十分重要的意义。近年来，随着陶瓷材料的大规模研究开发，陶瓷与陶瓷或陶瓷与金属的连接技术也越来越引起人们的关注（1-2）。实现陶瓷与金属的有效连接可以进一步扩大陶瓷的应用范围，诸如电视显像管金属引线的封接，电子元件的封装，飞行器及导弹关键部位的连接等都属于陶瓷—金属封接的范围。

2 陶瓷与金属连接的主要类型

陶瓷封装的方法很多，按待焊接材料A和B.是否相同，可以分为同种材料的焊接和异种材料的焊接。但是还可以根据A、B.间结合材料的有无和种类进行分类。几种典型的陶瓷封接类型如表所示。

3 陶瓷封接方法

3.1 粘合剂粘结

粘接具有固化速度快、使用温度范围宽、抗老化性能好等特点，被用于飞机应急修理、导弹辅助件连接、修复涡轮、修复压气机转子方面。现在胶接技术在国内外都得到了广泛的应用。一般来讲，陶瓷与金属采用胶接连接，界面作用力为物理力、化学键。化学粘接较其它工艺得到的界面强度低，据文献+#, 报道：采用有机胶的接头强度小于150MPa，采用无机胶的接头强度小于10MPa，且允许使用的温度有一定的限制（一般低于200度）；但粘接技术用在修复上，周期短、工艺简单、修复效率高、成型性能好，因而在动力工程和航空工业中静载荷和超低静载荷中得到了广泛的应用。

3.2 激光焊接

将能量密度甚高的激光用于陶瓷的封接，称为激光焊接。陶瓷用激光焊接装置主要由二氧化碳激光器、反射镜和聚光镜以及预热炉几部分构成。二氧化碳激光器发出的激光束经反射镜和聚光镜聚焦于试样表面。预热炉用于预热试样以避免激光照射的局部骤热而产生裂纹。预热温度和焊接速度对焊接质量影响较大。

详解LED封装技术之陶瓷COB技术

文章来自赣州宇辉仪器设备有限公司

中心议题：

详解LED封装技术之陶瓷COB技术

解决方案：

运用溅镀、电／化学沉积技术

选用优质散热材料是之为最有效的解决方案

LED封装方式是以芯片(Die)借由打线、共晶或覆晶的封装技术与其散热基板Submount(次黏着技术)连结而成LED芯片，再将芯片固定于系统板上连结成灯源模组。

目前，LED封装方法大致可区分为透镜式(Lens-type)以及反射杯式(Reflector-type)，其中透镜的成型可以是模塑成型(Molding)或透镜黏合成型；而反射杯式芯片则多由混胶、点胶、封装成型；近年来磊晶、固晶及封装设计逐渐成熟，LED的芯片尺寸与结构逐年微小化，高功率单颗芯片功率达1~3W，甚至是3W以上，当LED功率不断提升，对于LED芯片载版及系统电路版的散热及耐热要求，便日益严苛。

鉴于绝缘、耐压、散热与耐热等综合考量，陶瓷基板成为以芯片次黏着技术的重要材料之一。其技术可分为厚膜工艺(Thick film)、低温共烧工艺(LTCC)与薄膜工艺(DPC)等方式制成。然而，厚膜工艺与低温共烧工艺，是利用网印技术与高温工艺烧结，易产生线路粗糙、对位不精准、与收缩比例问题，若针对线路越来越精细的高功率LED产品，或是要求对位准确的共晶或覆晶工艺生产的LED产品而言，厚膜与低温共烧的陶瓷基板，己逐渐不敷使用。

为此，高散热系数薄膜陶瓷散热基板，运用溅镀、电／化学沉积，以及黄光微影工艺而成，具备金属线路精准、材料系统稳定等特性，适用于高功率、小尺寸、高亮度的LED的发展趋势，更是解决了共晶／覆晶封装工艺对陶瓷基板金属线路解析度与精确度的严苛要求。当LED芯片以陶瓷作为载板时，此LED模组的散热瓶颈则转至系统电路板，其将热能由LED芯片传至散热鰭片及大气中，随着LED

芯片功能的逐渐提升，材料亦逐渐由FR4转变至金属芯印刷电路基板(MCPCB)，但随着高功率LED的需求进展，MCPCB材质的散热系数(2~4W/mk)无法用于更高功率的产品，为此，陶瓷电路板(Ceramic circuit board)的需求便逐渐普及，为确保LED产品在高功率运作下的材料稳定性与光衰稳定性，以陶瓷作为散热及金属佈线基板的趋势已日渐明朗。陶瓷材料目前成本高于MCPCB，因此，如何利用陶瓷高散热系数特性下，节省材料使用面积以降低生产成本，成为陶瓷LED发展的重要指标之一。因此，近年来，以陶瓷材料COB设计整合多晶封装与系统线路亦逐渐受到各封装与系统厂商的重视。