AlN陶瓷表面激光活化技術(shù)研究.pdf

1、AlN陶瓷材料具有非常優(yōu)異的物理特性，其禁帶寬度達(dá)到6.2eV，是一種優(yōu)異的絕緣材料；熱導(dǎo)率則高達(dá)210W/m·K,具有良好的散熱特性；與此同時(shí)，其熱膨脹系數(shù)較低，這使得AlN成為封裝測(cè)試領(lǐng)域的主流材料之一。為了實(shí)現(xiàn)AlN陶瓷基板的表面金屬布線，需要在 AlN表面制備金屬引線，傳統(tǒng)金屬圖形化方法主要包括：光刻刻蝕方法，金屬壓印而后圖形化方法。隨著基板表面金屬線寬的減小以及布線密度的提升，以上方法面臨著工藝復(fù)雜、成本高等問(wèn)題。使用激光直接

2、照射 AlN表面可以將AlN中的鋁析出并在AlN表面形成導(dǎo)電鋁層，配合化學(xué)鍍工藝可以實(shí)現(xiàn)銅布線。該方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)等突出優(yōu)點(diǎn)，成為 AlN陶瓷表面金屬圖形化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而，已報(bào)道的激光活化 AlN陶瓷表面方法存在以下問(wèn)題：一、僅使用高斯光束進(jìn)行處理。高斯光束本身的不均勻性造成所形成的鋁引線均勻性欠佳；二、圓形高斯光束在形成連續(xù)金屬圖形時(shí)需要保證光斑間足夠的重疊，從而降低了生產(chǎn)效率。
　　本文將基于

3、固體激光器，采用衍射光學(xué)整形技術(shù)，將圓形高斯光束整形為特定形狀的平頂光束，而后在不同激光參數(shù)下、不同處理氣氛下對(duì) AlN陶瓷進(jìn)行激光活化處理，以期解決高斯光束處理帶來(lái)的不均勻性問(wèn)題，同時(shí)系統(tǒng)研究 AlN陶瓷表面激光活化的機(jī)理，掌握相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足基板布線要求的鋁引線。
　　本文通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了不同參數(shù)條件下的激光金屬化的電學(xué)特性及表面特性，其中重疊率變化范圍為20%~99.9%，能量密度為4J/cm2~70J/cm2，

4、氣體氛圍空氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激光的脈沖能量密度和光斑重疊率對(duì)激光金屬化效果起關(guān)鍵作用，其中當(dāng)能量0.5J/cm2時(shí)就會(huì)能發(fā)生金屬化。在相同能量密度下，隨著光斑重疊率上升金屬化效果越好，另一方面，在相同光斑重疊率下，隨著能量密度的增加，金屬化效果也越好。但是，過(guò)高的能量密度容易造成 AlN陶瓷超過(guò)熱分解的能量閾值使得分解形成鋁蒸汽揮發(fā)，不能在 AlN陶瓷表面形鋁成金屬層。此外，在光斑重疊率為99.9%時(shí)，當(dāng)能量密度超過(guò)15J/