随着半导体器件和电子制造业的发展,人们对半导体晶体管的性能和可靠性都有了更高的要求,半导体器件的封装也越来越受到重视。尽管电子封装技术及材料整体向小型化、高性能、高可靠性和低成本的方向发展,但是在部分军用及航空航天用晶体管的生产中,金属封装仍被视为保证器件气密性的最佳选择。国内生产的金属管壳,在陶瓷绝缘子和引线的封接处容易出现气密性问题,影响了晶体管封装的可靠性。因此,研究和设计金属化配方及烧结工艺,制备出致密、封接性能好的金属化层,改善氧化铝陶瓷金属化工艺,对于国内半导体封装产业的发展具有很大意义。本课题利用活化钼锰法在氧化铝陶瓷上制备金属化层,并对金属化层的相组成、微观组织、结合界面、抗拉强度等性能进行研究,通过改变钼粉配比,确定金属化膏剂的基本体系,并对其烧结工艺进行优化。通过添加活化剂氧化物BaO和ZrO2,研究活化剂添加量对金属化层性能的影响,并对其活化机理进行分析。试验结果表明,玻璃粉中SiO2、MnO和Al2O3的质量比为50：35：15时,高温烧结时可以生成较好的玻璃相,不会析出MnAl2O4、Mn2Si04和MnSiO3等晶体。金属化层的性能与膏剂配方和烧结温度有关,钼粉含量为75 wt.%、烧结温度为1400℃下制备的金属化层性能最好,抗拉强度可以达到106MPa。配方中钼粉含量过低时,金属化层中含有过多的玻璃相,影响焊料对金属化层的铺展润湿,金属化层的抗拉强度下降,钼粉含量过高时,玻璃相形成和迁移的太少,金属化层中存在较多气孔而不致密,也会降低封接后抗拉强度；提高烧结温度可以促进玻璃相的形成和迁移,制备出更致密的金属化层,陶瓷和金属化层的结合也更紧密,金属化层的抗拉强度较高,但烧结温度过高时,过多的玻璃相迁移到表面并影响焊料的铺展润湿,金属化层的抗拉强度降低。金属化配方中加入BaO和ZrO2都具有改善金属化层性能的作用,在M3配方中添加BaO的量为1.5wt.%时,活化效果最好,金属化层的抗拉强度可以达到138MPa; ZrO2的添加量为0.5wt.%时效果最好,金属化层的抗拉强度达到了121MPa。但二者的活化机制是有区别的,BaO是通过降低金属化层中玻璃相的黏度,促进玻璃相在陶瓷和金属化层中互相扩散迁移,来达到改善金属化层性能的目的,添加量较少时,制备出的金属化层更加致密,陶瓷和金属化层结合的更紧密,金属化层的抗拉强度提高,添加量过多时,金属化层中过多的玻璃相不利于焊料的铺展润湿,降低封接后的抗拉强度；ZrO2则是通过提高玻璃相的强度来改善金属化层的性能,提高金属化层的抗拉强度,但添加量过多时会影响玻璃相对陶瓷的浸润,并抑制陶瓷和金属化层中玻璃相的互相扩散迁移,制备出的金属化层致密性较差,与陶瓷之间的渗透结合不充分,抗拉强度降低。不同的活化剂需要根据它们的作用机理,合理选择添加量。