金屬化技術(shù)是陶瓷電路板制作的關(guān)鍵工藝之一。陶瓷薄膜基板表面金屬化電路方法有：高真空蒸發(fā)鍍膜法、等離子注入法、化學(xué)氣相沉積法、分子束外延法、脈沖激光沉積法、磁控濺射鍍膜法共6種成膜工藝。
表 6種薄膜金屬化制作工藝對比
綜合來看，6種薄膜金屬化制作工藝橫向?qū)Ρ群?，磁控濺射鍍膜法對設(shè)備及工藝條件要求在可控范圍，濺射后基板和金屬膜層間附著力高，成膜致密，可靠性有保證，可根據(jù)生產(chǎn)需要精確控制成膜厚度，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本也在可控范圍內(nèi)，對設(shè)備儀器、工作環(huán)境和操作人員無重大危害。首先將基片裝載入夾具放入腔室，然后抽高真空，真空值一般要達(dá)到1X10-3Pa以下，然后開啟真空腔室加熱功能，一般溫度可設(shè)定為100-200℃，確?；逯械乃苑肿踊蛘咴拥男螒B(tài)汽化逸出。通俗來說，想達(dá)到蒸發(fā)鍍膜的效果，就必須要找到“熱蒸發(fā)源”，然后才是高真空度的工藝環(huán)境，相對較“冷”的基板，三種條件必須相輔相成。但是，高真空蒸發(fā)鍍膜由于不能精確控制膜層種植厚度，故不能用于生產(chǎn)帶精密電阻制作的產(chǎn)品。
等離子體注入是在<1X10-2Pa真空條件下，1KeV左右的等離子能量對靶材進(jìn)行轟擊，原子脫離形成粒子，能量大約為10KeV左右，由于多數(shù)粒子的能量不能深入基板，只能在基板表面附著，也沒有其他能量來驅(qū)使多余的粒子，所以不會(huì)造成膜層破壞，膜的清潔度較高；同時(shí)，沒有采用加熱工作的方式，基板表面溫度較低，有效的阻止了薄膜內(nèi)部的晶粒生長。此種工藝可生產(chǎn)出致密的薄膜，缺點(diǎn)是沉積速率較低，且薄膜厚度受限，生產(chǎn)成本較高。
化學(xué)氣相沉積法 CVD在沉積溫度下，反應(yīng)物質(zhì)需要具備足量的蒸汽壓力，特別是基板表面的蒸汽壓力必須要低，沉積物質(zhì)的蒸汽壓力同理也要求很低，才能保證整個(gè)沉積工藝流程在加熱的基板上順利完成。其工藝特點(diǎn)是薄膜致密純度高，能夠在工藝溫度較低的工作環(huán)境進(jìn)行，制作難熔物質(zhì)，可制作多種復(fù)合材料等。
但是，該種工藝方式也有缺點(diǎn)，因?yàn)槌练e物質(zhì)要求為氣態(tài)需加熱，基板表面溫度較高，但是沉積反應(yīng)速度卻不高，且反應(yīng)后殘余氣體有毒，并易對設(shè)備及部件造成侵蝕。分子束外延法 MBE是后來逐步發(fā)展起來的一套鍍膜方法，它以傳統(tǒng)的高真空蒸發(fā)鍍膜法作為基礎(chǔ)，加以改進(jìn)和優(yōu)化而產(chǎn)生的一套新的金屬膜種植技術(shù)。在<1x10-3Pa真空環(huán)境下，分子束直接作用于代加工的基板表面（基板表面有一定溫度）。該種工藝方式不受傳輸質(zhì)量的影響，而且不用考慮中間的反應(yīng)過程，只需要利用快門來完成膜系生長的開始和結(jié)束，摻雜異物最少，產(chǎn)品質(zhì)量得以保證。但缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率太低，不適合批量生產(chǎn)。
脈沖激光沉積法PLD的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)包含著高能量密度的脈沖激光工作時(shí)，能量會(huì)聚集并直接轟擊靶位的上層面，然后脈沖激光的前部能量立即釋放氣化，并脫離靶位表面，被靶位上層面所吸收的脈沖激光能量會(huì)引發(fā)氣體等離子化，并在基板表面沉積聚集。包含著巨大機(jī)械能的等離子體，能夠提供自身運(yùn)動(dòng)所需要的動(dòng)能，因此不需要待加工基板表面有過高的溫度，非常適合制備理想的半導(dǎo)體薄膜，但是由于等離子體飛行過程中氣化導(dǎo)致，另一部分粒子會(huì)對靶位表面產(chǎn)生轟擊，熔融液態(tài)的等離子體沉積于基底，會(huì)導(dǎo)致基板表面金屬膜系不夠致密，成膜質(zhì)量不好同樣會(huì)影響電阻膜層的電阻精度。
磁控濺射鍍膜法通過把磁場加入靶材的平行反向上，利用電磁感應(yīng)原理，控制離子轟擊基板，以達(dá)到高速低溫濺射的目的。在整個(gè)工藝過程中，會(huì)充入大約0.1-20Pa左右的惰性氬氣 Ar作為載體，來保證工藝過程充分放電，各個(gè)電子都在高速朝待加工基板表面飛行，因?yàn)橛写怪彪妶鲞M(jìn)行干擾，電子會(huì)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，而被迫聚集于各個(gè)金屬靶材的等離子化位置，該區(qū)域密度較高，通過大量反復(fù)的運(yùn)動(dòng)后，金屬陽離子+能量會(huì)逐漸下降，而脫離磁場的控制，最終沉積于基板、腔室擋板或靶材陽極的表面。靶材原子體吸收了Ar+能量，在基板上形成致密且牢固的薄膜。
在整個(gè)磁控濺射鍍膜工藝過程中，粒子能量通常為情況為1-10Kev，理想狀態(tài)下致密程度超過 97.8%，比高真空蒸發(fā)鍍膜、等離子體注入成膜的致密程度都要好，而且磁控濺射鍍膜的附著力、和工作效率也要優(yōu)于上2種工藝方式。來源：《氮化鋁基薄膜電路基板制作及性能研究》，聶源.
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：陶瓷薄膜金屬化工藝對比，PVD鍍膜脫穎而出
