PokeramickýSubstrát je slinutý a tvarovaný, jeho povrch je třeba metalizovat a poté se přenosem obrazu vytvoří povrchový vzor, aby se dosáhlo elektrického spojení keramického substrátu. Metalizace povrchu je klíčovým krokem při výrobě keramických substrátů. Je to proto, že smáčivost kovů s keramickými povrchy při vysokých teplotách určuje spojovací sílu mezi kovy a keramikou. Dobrá spojovací síla je důležitou zárukou stability výkonu pouzdra LED. V současné době lze běžné metody metalizace keramických povrchů zhruba rozdělit do několika forem, včetně metod společného vypalování (HTCC a LTCC), metody tlusté vrstvy (TFC), metody přímého nanášení mědi (DBC), metody přímého nanášení hliníku (DBA) a metody tenké vrstvy (DPC).
Metoda společného spalování (HTCC/LTCC)
Existují dva typy metod společného vypalování: jednou je vysokoteplotní společné vypalování (HTCC) a druhou nízkoteplotní společné vypalování (LTCC). Procesní postupy obou jsou v podstatě stejné. Hlavní procesní postupy zahrnují přípravu suspenze, odlévání a výrobu pásů, sušení syrových těles, vrtání průchozích otvorů, sítotisk a vyplňování otvorů, sítotiskové obvody, vrstvení a spékání a konečné krájení a další procesy následné úpravy. Prášek oxidu hlinitého se smíchá s organickými pojivy za vzniku suspenze a poté se suspenze zpracuje škrabkou na plechy. Po vysušení se vytvoří keramické syrové těleso [10]. Poté se podle konstrukčních požadavků na syrovém tělese zpracují průchozí otvory a vyplní se kovovým práškem. Povrch syrového tělesa se pomocí sítotisku pokryje liniovým vzorem. Nakonec se syrová tělesa každé vrstvy naskládají a stlačí k sobě a poté se spékají a tvarují v peci pro společné vypalování. Přestože jsou procesy obou metod společného vypalování zhruba stejné, teploty slinování se značně liší. Teplota společného vypalování pro HTCC je 1300 až 1600 °C, zatímco teplota slinování pro LTCC je 850 až 900 °C. Hlavní důvod tohoto rozdílu spočívá ve skutečnosti, že slinovací suspenze LTCC obsahuje skleněné materiály, které mohou snižovat teplotu slinování, zatímco suspenze pro společné vypalování HTCC není přítomna. Ačkoli skleněné materiály mohou snižovat teplotu slinování, vedou k významnému snížení tepelné vodivosti substrátu.
Tlustý keramický film (TFC)
Metoda výroby tlusté vrstvy označuje výrobní proces, při kterém se vodivá pasta nanáší přímo na keramický substrát sítotiskem a poté se kovová vrstva pevně přichytí k keramickému substrátu pomocí vysokoteplotního slinování. Výběr silnovrstvé vodivé suspenze je klíčovým faktorem při určování procesu výroby tlusté vrstvy. Skládá se z funkční fáze (tj. kovového prášku s velikostí částic menší než 2 μm), pojivové fáze (vazebné látky) a organického nosiče. Mezi běžné kovové prášky patří Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al a W, mezi nimiž jsou nejběžnější suspenze Ag, Ag/Pd a Cu. Pojivem je obvykle sklo, oxid kovu nebo směs obou. Jeho funkcí je propojit keramiku a kov a určit adhezi silnovrstvé suspenze k základní keramice. Je klíčem k výrobě silnovrstvé suspenze. Hlavní funkcí organického nosiče je disperze funkční fáze a pojivové fáze a zároveň udržování určité viskozity husté vrstvy suspenze pro přípravu pro následný sítotisk. Během procesu slinování se postupně odpařuje.
Přímo vázaná měď (DBC)
DBC je metalizační metoda pro lepení měděné fólie na keramické povrchy (zejména Al2O3 a AlN). Jedná se o nový proces vyvinutý s nástupem technologie balení čipů na desce (COB). Základním principem je zavedení kyslíkatých prvků mezi Cu a keramiku a následné vytvoření eutektické kapalné fáze Cu/O při teplotě 1065 až 1083 °C. Tato fáze poté reaguje s keramickou matricí a měděnou fólií za vzniku CuAlO2 nebo Cu(AlO2)2 a působením mezifáze se měděná fólie spojí s matricí. Vzhledem k tomu, že AlN patří k neoxidové keramike, klíčem k povlaku mědí na jeho povrchu je vytvoření přechodové vrstvy Al2O3 na jeho povrchu a dosažení účinného spojení mezi měděnou fólií a základní keramikou působením přechodové vrstvy.
Přímé lepení hliníku (DAB)
Metoda přímého nanášení hliníku využívá dobré smáčivosti hliníku na keramiku v kapalném stavu k dosažení spojení obou. Když teplota stoupne nad 660 °C, pevný hliník zkapalní. Poté, co tekutý hliník navlhčí keramický povrch, s poklesem teploty krystalická jádra vytvořená hliníkem na keramickém povrchu krystalizují a rostou. Po ochlazení na pokojovou teplotu dochází ke spojení obou. Vzhledem k vysoké reaktivitě hliníku je při vysokých teplotách náchylný k oxidaci za vzniku filmu Al2O3, který se nachází na povrchu tekutého hliníku, což výrazně snižuje smáčivost tekutého hliníku na keramickém povrchu a ztěžuje dosažení spojení. Proto musí být před spojením odstraněn, nebo by se spojení mělo provádět v bezkyslíkatých podmínkách. Peng Rong a kol. [23,27] použili metodu lití grafitových forem do tlakové formy k nanášení čistého roztaveného hliníku na povrchy substrátu Al2O3 a substrátu AlN pod tlakem. Vzhledem k nízké tekutosti filmu Al2O3 zůstal tento film v dutině formy. Po ochlazení byl získán dobře spojený DAB substrát.
Přímé pokovení mědi (DPC)
Metoda tenkých vrstev je proces, který využívá hlavně fyzikální depozici z plynné fáze (jako je vakuové napařování, magnetronové naprašování atd.) a další techniky k vytvoření kovové vrstvy na povrchu keramiky a následně maskování, leptání a další operace k vytvoření vrstvy kovového obvodu. Mezi nimi je fyzikální depozice z plynné fáze nejběžnějším procesem výroby tenkých vrstev.
Čas zveřejnění: 16. července 2025