СледкерамиченСубстратът се синтерова и оформя, повърхността му трябва да се метализира, след което чрез трансфер на изображение се създава повърхностен модел, за да се постигнат електрическите характеристики на свързване на керамичния субстрат. Повърхностната метализация е ключова стъпка в производството на керамични субстрати. Това е така, защото способността на металите да се омокрят върху керамичните повърхности при високи температури определя силата на свързване между металите и керамиката. Добрата сила на свързване е важна гаранция за стабилността на характеристиките на LED корпуса. Понастоящем, често срещаните методи за метализация върху керамични повърхности могат да бъдат грубо класифицирани в няколко форми, включително методи на съвместно изгаряне (HTCC и LTCC), метод на дебелослойно отлагане (TFC), метод на директно отлагане на мед (DBC), метод на директно отлагане на алуминий (DBA) и метод на тънкослойно отлагане (DPC).
Метод на съвместно изгаряне (HTCC/LTCC)
Съществуват два вида методи за съвместно изпичане: единият е високотемпературно съвместно изпичане (HTCC), а другият е нискотемпературно съвместно изпичане (LTCC). Процесните потоци и на двата са по същество едни и същи. Основните производствени процеси включват подготовка на суспензия, леене и генериране на ленти, сушене на зелени тела, пробиване на проходни отвори, ситопечат и запълване на отвори, ситопечатни схеми, наслояване и синтероване, както и окончателно нарязване и други процеси на последваща обработка. Алуминиевият прах се смесва с органични свързващи вещества, за да се образува суспензия, след което суспензията се обработва на листове със скрепер. След изсушаване се оформя керамично зелено тяло [10]. След това, съгласно проектните изисквания, проходните отвори се обработват върху зеленото тяло и се запълват с метален прах. Повърхността на зеленото тяло се покрива с линеен модел чрез технология за ситопечат. Накрая зелените тела на всеки слой се подреждат и пресоват заедно, след което се синтероват и оформят в пещта за съвместно изпичане. Въпреки че процесите на двата метода за съвместно изпичане са приблизително еднакви, температурите на синтероване варират значително. Температурата на съвместно изпичане за HTCC е от 1300 до 1600℃, докато температурата на синтероване за LTCC е от 850 до 900℃. Основната причина за тази разлика се крие във факта, че LTCC синтерованата суспензия съдържа стъклени материали, които могат да понижат температурата на синтероване, които не присъстват в HTCC съвместно изпичаната суспензия. Въпреки че стъклените материали могат да понижат температурата на синтероване, те водят до значително намаляване на топлопроводимостта на субстрата.
Дебелослойна керамика (TFC)
Методът на дебелослойното нанасяне се отнася до производствения процес, при който проводимата паста се нанася директно върху керамичната основа чрез ситопечат, след което металният слой се залепва здраво към керамичната основа чрез високотемпературно синтероване. Изборът на дебелослойна проводяща суспензия е ключов фактор при определянето на процеса на дебелослойно нанасяне. Тя се състои от функционална фаза (т.е. метален прах с размер на частиците по-малък от 2μm), свързваща фаза (свързващо вещество) и органичен носител. Често срещаните метални прахове включват Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al и W, сред които най-често срещаните са Ag, Ag/Pd и Cu суспензиите. Свързващото вещество обикновено е стъклен материал, метален оксид или смес от двете. Неговата функция е да свързва керамиката и метала и да определя адхезията на дебелослойната суспензия към основната керамика. То е ключът към производството на дебелослойна суспензия. Основната функция на органичния носител е да диспергира функционалната фаза и свързващата фаза, като същевременно поддържа определен вискозитет на дебелослойната суспензия, за да я подготви за последващия ситопечат. Тя постепенно ще се изпари по време на процеса на синтероване.
Директно свързана мед (DBC)
DBC е метод за метализация за свързване на медно фолио върху керамични повърхности (главно Al2O3 и AlN). Това е нов процес, разработен с появата на технологията за пакетиране „чип върху платка“ (COB). Основният принцип е въвеждането на кислородни елементи между Cu и керамиката, след което образуването на евтектична течна фаза Cu/O при 1065 до 1083℃. Тази фаза след това реагира с керамичната матрица и медното фолио, за да генерира CuAlO2 или Cu(AlO2)2, и под действието на междинната фаза медното фолио се свързва с матрицата. Тъй като AlN принадлежи към неоксидната керамика, ключът към медното покритие върху повърхността му се крие във формирането на преходен слой Al2O3 и постигането на ефективно свързване между медното фолио и основната керамика под действието на преходния слой.
Директно алуминиево свързване (DAB)
Методът за директно алуминиево покритие се възползва от добрата омокряемост на алуминия върху керамиката в течно състояние, за да се постигне свързването им. Когато температурата се повиши над 660℃, твърдият алуминий се втечнява. След като течният алуминий намокри керамичната повърхност, с понижаване на температурата, кристалните ядра, осигурени от алуминия върху керамичната повърхност, кристализират и растат. Когато се охлади до стайна температура, се постига комбинацията от двете. Поради високата реактивност на алуминия, той е склонен към окисляване при високи температури, за да образува филм от Al2O3, който съществува върху повърхността на алуминиевата течност, което значително намалява омокряемостта на алуминиевата течност върху керамичната повърхност и затруднява постигането на свързване. Следователно, той трябва да се отстрани преди свързване или свързването да се извърши в безкислородни условия. Peng Rong et al. [23,27] възприемат метода на леене под налягане с графитни форми, за да разпределят чист разтопен алуминий върху повърхностите на Al2O3 субстрата и AlN субстрата под налягане. Поради липсата на течливост на Al2O3 филма, той остава в кухината на формата. След охлаждане се получава добре свързан DAB субстрат.
Директно покритие от мед (DPC)
Тънкослойният метод е процес, който използва главно физическо отлагане на пари (като вакуумно изпаряване, магнетронно разпрашване и др.) и други техники за образуване на метален слой върху повърхността на керамиката, след което използва маскиране, ецване и други операции за образуване на метален слой. Сред тях физическото отлагане на пари е най-разпространеният процес за производство на тънки филми.
Време на публикуване: 16 юли 2025 г.