一、陶瓷厚化金概述
陶瓷厚化金是在陶瓷表面通过特定工艺形成致密、连续、可焊的金层，以满足引线键合、焊接、导电、导热与耐腐蚀等需求的高可靠性表面处理技术。该技术在IGBT模块封装、LED散热基板、高温陶瓷电路/加热片等高可靠器件中具有重要应用价值，能够显著降低接触电阻、提升焊点可靠性并延长器件服役寿命。
二、技术原理与实现路径
2.1 基本原理
由于陶瓷本身为绝缘体，必须首先在其表面建立可导电/可钎焊的金属化层，再在该金属化层上增厚金层。主要实现机理包括：
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PVD直接覆层：在真空腔体内采用磁控溅射、多弧离子镀或电子束蒸发技术，先沉积Ti/Cr/Ni等过渡层，再沉积金层。该方法可获得高结合力与致密性的膜层，流程清洁、无有机废液，但设备投入高且厚镀时间较长。
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厚膜/薄膜金属化+电镀增厚：通过丝网印刷金属浆料烧结形成10-20μm厚膜导电层，或采用DPC磁控溅射等薄膜法形成金属化基础，再通过电镀镍/金实现功能化增厚。该工艺成熟、成本可控且适合复杂图形，但需要前处理与电镀线，废液需专门治理。
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SBC覆厚金属层：利用高功率磁控溅射快速沉积金属导电层，再真空沉积金属钎料层，最后与金属箔在200-850℃、真空度<5.0×10⁻²Pa条件下进行真空钎焊，可获得>0.1mm厚的金属层，具有高强度结合、纯度与致密度好的特点，但工艺窗口严格，设备与工艺门槛较高。
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化学镀金增厚：在可导电的镍层上，通过置换金或自催化还原金实现金层增厚，特别适合复杂形貌与局部加厚。该方法均匀性好、无需外电源，但厚度受反应动力学限制，需严格控制药水与防止镍腐蚀。
2.2 关键前处理与界面控制
陶瓷表面必须彻底清洁/活化，常采用超声波清洗与活化等组合工艺以提升附着力。过渡层材料选择需考虑热膨胀匹配与扩散阻挡，常用Cr/Ni或Ti等材料。
三、核心设备与工艺
3.1 主要设备系统
- 真空镀膜设备：包括磁控溅射系统、多弧离子镀、电子束蒸发系统，用于过渡层与金层沉积，支持高离化率与偏压控制，适配DSC等工艺。
- 电镀/化学镀线：包含化学镀槽、电镀槽（镍/金）、过滤与温控系统、纯水与配液系统、通风与废气/废液处理设施。
- 厚膜/薄膜金属化配套：丝网印刷与烘干/烧结炉（厚膜法）、研磨抛光设备（DPC表面整平）。
- SBC专用设备：高功率磁控溅射系统、真空钎焊炉（真空度可达<5.0×10⁻²Pa）、金属箔贴合与传送治具。
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检测与过程控制：X荧光镀层测厚仪(XRF)、表面形貌/粗糙度与结合力测试工装等。
3.2 先进工艺与特殊技术-无氰化学金技术
无氰化学金是一种不含氰化物的化学镀金工艺。主要用于晶圆级封装（如Flip-Chip、WLCSP、TSV、Fan-Out等）的凸点下金属层（UBM）的制作及电镀铜的保护。在机载、星载和航天领域中的微波毫米波电路上具有广泛的应用。应用范围：晶圆级封装、航天领域、光电器件、医疗植入物、精密工业设备、高端电子产品接口。
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HDQ-76无氰化学金（以宏达秋为例）
- 金源：采用亚硫酸金钠[Na₃Au(SO₃)₂]，不含CN⁻，环保安全。
- 工艺参数：温度53-56°C，pH中性及弱碱性(6.9-7.5)。
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优势：镀液稳定不析出，可连续作业；金层厚度可达1.3μm以上；光亮均匀，焊接湿润性与可焊性优异。
2. 无氰化学镀金机理
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- 置换反应：Ni原子溶解，Au+离子还原沉积在镍层上。
- 自催化还原：沉积的金作为催化剂继续催化金离子还原。
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反应不受扩散控制，速率由最慢步骤决定，主要受电极电位与催化活性影响。
四、典型应用场景与技术要求
4.1 封装技术应用
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LGA封装（Land Grid Array）
（1）特点：CPU芯片上有金属触点阵列，主板上则有对应孔槽，通过金属插座连接。
（2）优势：金属对金属大面积接触，电阻极小且支持多次插拔。
（3）金层要求：≥0.6μm。
（4）实现方式：通常采用PVD或电镀增厚工艺。
图：LGA封装
2. PGA封装（Pin Grid Array）
（1）特点：CPU芯片上有规则阵列的金属引脚，主板上则有相应的金属插座，CPU芯片插入插座并与之连接。PGA封装中，CPU的引脚插入主板插座的孔中，形成可靠的电气连接。
（2）优势：较小面积接触，支持多次插拔。
（3）金层要求：≥0.25μm。
图：PGA封装
3. 传统化金/镍钯金应用场景：BGA封装（Ball Grid Array）
（1）特点：通过锡球阵列实现互连，封装体积轻薄短小。
（2）优势：支持极高密度互连，信赖性高。
（3）金层要求：Ball pitch<0.5mm时，建议采用镍钯金表面处理。
（4）劣势：不可插拔，需使用熔锡机拆除返修。
4.2 不同封装类型对比
| 封装类型 | 可插拔性 | 适用场景 |
|---|---|---|
| LGA | 高，易插拔 | 高性能/高频CPU |
| PGA | 中等，可插拔 | 低功耗/经济型CPU |
| BGA | 不可插拔 | 高密度/高热量应用 |
4.3 其他重要应用领域
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通信器件用电子陶瓷外壳
- 氧化铝陶瓷：用于常规通信器件封装。
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氮化铝陶瓷基板：具有高导热(约是氧化铝的10倍)、高电绝缘、低介电、低热膨胀特性，是氧化铍的理想替代品，热膨胀与硅芯片相当。
2. 工业激光器用电子陶瓷外壳
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- 材料：氮化铝，热导率230-250W/m·K。
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表面金属化：Ti/Cu/Ni/Au/Pt等多层结构，要求350℃烘烤5分钟无起泡、无脱落。
3. 消费电子陶瓷外壳及基板
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- 晶振外壳、声表基座、3D光传感模块外壳等。
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3D光传感器模块：采用高导热陶瓷和金属材料，适用于3D面部识别、AR、手势控制、3D扫描和汽车电子LIDAR等高功率密度应用。
图：3D光传感模块外壳
4. 航天航空领域
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- 机载、星载微波毫米波电路。
- 应用：金丝球焊法封装，内部无法布导通线，需化学镀金。
- 要求：金线键合强度要求镀金层厚度≥1μm。
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工艺：无氰化学金工艺，如HDQ-76产品。
陶瓷厚化金技术已在高可靠性电子封装领域建立起成熟的应用体系，为现代电子器件的高性能、高可靠运行提供了关键保障。
资料来源：① 公开网络文献及行业技术资料；② 吉安宏达秋科技有限公司提供的技术文档及相关数据。
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一、展会精彩内容
·展出范围
陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介质陶瓷、压电陶瓷、钛酸钡、碳酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化锆、玻璃粉、氮化铝、LTCC介质陶瓷粉体、稀土氧化物、生瓷带等；
精密陶瓷：氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钇、结构陶瓷、高温陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷轴承、陶瓷球、半导体陶瓷（搬运臂、陶瓷劈刀、静电卡盘、蚀刻环……）、3D打印陶瓷、燃料电池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纤陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
陶瓷基板及封装外壳：陶瓷封装外壳、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜电路板、厚膜电路板、陶瓷封装基座、热沉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、莫来石粉体及基板等；
金属材料：银粉、金粉、铜粉、镍粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用内/外电极浆料、LTCC银浆、金浆、钨钼浆料、铜浆、靶材、无氧铜带、可伐合金、金属冲压件等；
助剂：陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂、烧结助剂等；
陶瓷加工设备：砂磨机、球磨机、真空脱泡机、三辊机、喷雾造粒机、干压机、流延机、注塑机、3D打印机、模具、干燥设备、研磨机、精雕机、裁片机、激光设备、打孔机、填孔机、丝网印刷机、叠层机、层压机、等静压机、热切机、整平机、排胶炉、烧结炉、钎焊设备、电镀设备、化学镀、喷银机、浸银机、端银机、真空镀膜设备、显影设备、去膜设备、蚀刻机、湿制程设备、等离子清洗、超声波清洗、自动化设备、剥离强度测试仪、AOI检测设备、打标机；
封装测试设备：贴片机、引线键合机、封盖机、平行缝焊封帽、切筋机、钎焊设备、激光调阻机、网络分析仪、热循环测试设备、测厚仪、氦气检漏仪、老化设备、外观检测、超声波扫描显微镜、X-光检测、激光打标、分选设备、测包编带机等；
耗材：离型膜、载带（塑料和纸质）、耐火材料、承烧板/匣钵（氧化铝、刚玉莫来石、氮化硼等）、承烧网、发泡胶、研磨耗材（金刚石微粉、研磨液）、精密网版、清洗剂、电镀药水等。
二、展位预订
李小姐：18823755657 （同微信）
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