陶瓷金屬化技術(shù)起源于20世紀(jì)初期的德國，1935年德國西門子公司Vatter第一次采用陶瓷金屬化技術(shù)并將產(chǎn)品成功實際應(yīng)用到真空電子器件中，1956年Mo-Mn法誕生，此法廣泛適用于電子工業(yè)中的氧化鋁陶瓷與金屬連接。對于今天，大功率器件逐漸發(fā)展，陶瓷基板又因其優(yōu)良的性能成為當(dāng)今電子器件基板及封裝材料的主流，因此，實現(xiàn)陶瓷與金屬之間的可靠連接是推進(jìn)陶瓷材料應(yīng)用的關(guān)鍵。

目前常用陶瓷基板制作工藝有：(1)直接覆銅法、(2)活性金屬釬焊法、(3)直接電鍍法。

(1) 直接覆銅法

利用高溫熔融擴(kuò)散工藝將陶瓷基板與高純無氧銅覆接到一起，制成的基板叫DBC。常用的陶瓷材料有：氧化鋁、氮化鋁。所形成的金屬層導(dǎo)熱性好、機(jī)械性能優(yōu)良、絕緣性及熱循環(huán)能力高、附著強(qiáng)度高、便于刻蝕，大電流載流能力。

(2) 活性金屬釬焊法

通過在釬焊合金中加入活性元素如：Ti、Sc、Zr、Cr等，在熱和壓力的作用下將金屬與陶瓷連接起來。其中活性元素的作用是使陶瓷與金屬形成反應(yīng)產(chǎn)物，并提高潤濕性、粘合性和附著性。制成的基板叫AMB板，常用的陶瓷材料有：氮化鋁、氮化硅。

(3) 直接電鍍法

通過在制備好通孔的陶瓷基片上，（利用激光對DPC基板切孔與通孔填銅后，可實現(xiàn)陶瓷基板上下表面的互聯(lián)，從而滿足電子器件的三維封裝要求?？讖揭话銥?0μm~120μm）利用磁控濺射技術(shù)在其表面沉積金屬層（一般為10μm~100μm），并通過研磨降低線路層表面粗糙度，制成的基板叫DPC，常用的陶瓷材料有氧化鋁、氮化鋁。該方法制備的陶瓷基板具有更好的平整度盒更強(qiáng)的結(jié)合力。

以上三種方法制備的陶瓷基板已在電力電子技術(shù)、工業(yè)、白色家電、新能源汽車等領(lǐng)域有所應(yīng)用，也是目前常用的陶瓷基板類型。

其他陶瓷金屬化方法有：(1)機(jī)械連接法、(2)厚膜法、(3)激光活化金屬法；(4)化學(xué)鍍銅金屬化；(6)薄膜法。

(1)機(jī)械連接法是采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將AlN基板與金屬連接在一起，主要有熱套連接和螺栓連接兩種。熱套連接是利用金屬與陶瓷兩種材料的熱膨脹系數(shù)存在較大差異和物質(zhì)的熱脹冷縮來實現(xiàn)連接的。機(jī)械連接法工藝簡單，可行性好，但它常常會產(chǎn)生應(yīng)力集中，不適用于高溫環(huán)境。

(2)厚膜法是讓金屬粉末在高溫還原性氣氛中，在陶瓷表面上燒結(jié)成金屬膜。主要有Mo-Mn金屬化法和貴金屬(Ag、Au、Pd、Pt)厚膜金屬化法。涂敷金屬可以用絲網(wǎng)印刷的方法，根據(jù)金屬漿料粘度和絲網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸不同，制備的金屬線路層厚度一般為10μm-20μm該方法工藝簡單，適于自動化和多品種小批量生產(chǎn)，且導(dǎo)電性能好，但結(jié)合強(qiáng)度不夠高，特別是高溫結(jié)合強(qiáng)度低，且受溫度形象大。

(3)激光活化金屬法是一種比較新穎的方法，首先利用沉降法在氮化鋁陶瓷基板表面快速覆金屬，并在室溫下通過激光掃描實現(xiàn)金屬在氮化鋁陶瓷基板表面金屬化。形成致密的金屬層，且金屬層在氮化鋁陶瓷表面粒度分布均勻。激光束是將部分能量傳遞給所鍍金屬和陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板與金屬層是通過一層熔融后形成的凝固態(tài)物質(zhì)緊密連接的，二者之間的傳質(zhì)方式是通過擴(kuò)散、濺射以及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)的，這些反應(yīng)有利于金屬與陶瓷的結(jié)合。東北大學(xué)的郎小月[7]用該方法制備出了金屬鎢層氮化鋁陶瓷基板，其中金屬鎢與氮化鋁陶瓷基板的剪切強(qiáng)度最大能達(dá)到62.5MPa，金屬與陶瓷金屬化后整體的導(dǎo)熱率為114.37W/(m·K)，為大功率電子器件散熱提供了廣闊的應(yīng)用前景。

(4)化學(xué)鍍銅金屬化是采用化學(xué)鍍液在表面形成金屬層的方法，該方法無需經(jīng)高溫處理，成本低，適應(yīng)于大規(guī)模生產(chǎn)。然而，結(jié)合強(qiáng)度不高，陶瓷本身對金屬的化學(xué)還原沒有催化活性，如不作預(yù)處理則不可能在陶瓷表面實現(xiàn)化學(xué)鍍，因此，需在化學(xué)鍍前進(jìn)行敏化和活化處理。張咪等人[9]采用化學(xué)鍍的方法在陶瓷表面制備了結(jié)合力良好，鍍層均勻，連續(xù)致密的Cu金屬層。

(5)薄膜法通常有真空蒸鍍法、熔鹽電解法、等離子濺射等，這類工藝主要是使金屬以氣態(tài)形式沉積到陶瓷表面上而形成牢固的金屬化膜。其特點是形成的金屬膜較薄(<1μm)而無過渡層，且氣態(tài)沉積無需高溫，該方法可以鍍?nèi)魏谓饘僭谔沾苫迳铣赡?，從而實現(xiàn)金屬化，薄膜金屬化法產(chǎn)生的金屬層均勻，與基板結(jié)合強(qiáng)度高，但設(shè)備投資大，難以形成工業(yè)化規(guī)模。用此方法制備時，金屬膜層要盡量與陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)一致，以減小薄膜應(yīng)力、提高金屬膜層的附著力。

將金屬汽化，再冷凝在基材上。工藝過程全部在抽成一定真空的密閉容器中進(jìn)行。其中，要求被蒸鍍的基板材料表面必須非常平整潔凈，使附著面積與附著力達(dá)到一定的要求，以保證所鍍金屬制品的表面質(zhì)量。

一種通過加載電壓直接將金屬從其氧化物中還原實現(xiàn)金屬冶煉的方法。熔鹽電解的冶金機(jī)制一般認(rèn)為有兩種觀點，一種觀點認(rèn)為陰極氧化物直接被還原，氧離子化后通過熔鹽擴(kuò)散到陽極放電;另一種觀點是氧化物與熔鹽在界面發(fā)生鈣熱還原反應(yīng)。無論哪種機(jī)制，形成共識的是熔鹽電解最初發(fā)生在氧化物表面，脫氧層逐漸向固體內(nèi)部生長增厚。

等離子體是指存在的時間和空間均超過某一臨界值的電離氣體，這種電離的氣體是由電子、離子、分子或自由基等粒子組成的集合體。濺射鍍膜是利用氣體放電產(chǎn)生的荷能離子在電場作用下高速轟擊陰極靶材，使靶材中的原子或分子逸出而沉積到基片或襯底的表面，形成所需要的薄膜。與傳統(tǒng)的真空蒸鍍法相比，濺射鍍膜具有很多優(yōu)點，如膜層和基體的附著力強(qiáng)，可以方便地制取高熔點物質(zhì)的薄膜，在很大的面積上可以制取均勻的膜層，容易控制薄膜的成份，可以制取各種不同成份和配比的合金膜。

進(jìn)行金屬化處理雖然較為復(fù)雜，但是其可解決活性釬焊中存在的許多問題，如無法大面積進(jìn)行焊接處理和釬料無法很好進(jìn)行鋪展等。此外，金屬化層也可以保證陶瓷在高溫釬焊中不會發(fā)生分解從而產(chǎn)生空洞，所以間接釬焊法目前在市場上仍有很好的應(yīng)用。陶瓷金屬化件可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如電力電子領(lǐng)域、微波射頻與微波通訊、新能源汽車鄰域、IGBT領(lǐng)域、LED封裝領(lǐng)域等。