Después de lacerámicoEl sustrato se sinteriza y se forma, su superficie necesita ser metalizada y luego el patrón de la superficie se crea mediante transferencia de imagen para lograr el rendimiento de conexión eléctrica del sustrato cerámico. La metalización de la superficie es un paso crucial en la fabricación de sustratos cerámicos. Esto se debe a que la capacidad de humectación de los metales sobre las superficies cerámicas a altas temperaturas determina la fuerza de unión entre metales y cerámicas. Una buena fuerza de unión es una garantía importante para la estabilidad del rendimiento del encapsulado LED. Actualmente, los métodos comunes de metalización en superficies cerámicas se pueden clasificar a grandes rasgos en varias formas, incluidos los métodos de co-combustión (HTCC y LTCC), el método de película gruesa (TFC), el método de deposición directa de cobre (DBC), el método de deposición directa de aluminio (DBA) y el método de película delgada (DPC).
Método de cocción conjunta (HTCC/LTCC)
Hay dos tipos de métodos de co-cocción: uno es la co-cocción a alta temperatura (HTCC) y el otro es la co-cocción a baja temperatura (LTCC). Los flujos de proceso de ambos son básicamente los mismos. Los flujos de proceso de producción principales incluyen la preparación de la lechada, la fundición y generación de tiras, el secado de los cuerpos verdes, la perforación de agujeros pasantes, la serigrafía y el relleno de agujeros, la serigrafía de circuitos, la estratificación y sinterización, y el corte final y otros procesos de postratamiento. El polvo de alúmina se mezcla con aglutinantes orgánicos para formar una lechada, y luego la lechada se procesa en láminas con una rasqueta. Después del secado, se forma un cuerpo verde cerámico [10]. Luego, de acuerdo con los requisitos de diseño, se procesan agujeros pasantes en el cuerpo verde y se rellenan con polvo metálico. La superficie del cuerpo verde se recubre con un patrón de líneas mediante tecnología de serigrafía. Finalmente, los cuerpos verdes de cada cuerpo verde se apilan y se prensan juntos, luego se sinterizan y se forman en el horno de co-cocción. Aunque los procesos de ambos métodos de cocción conjunta son prácticamente iguales, las temperaturas de sinterización varían considerablemente. La temperatura de cocción conjunta para HTCC oscila entre 1300 y 1600 °C, mientras que para LTCC se sitúa entre 850 y 900 °C. La principal razón de esta diferencia radica en que la suspensión de sinterización LTCC contiene materiales vítreos que pueden reducir la temperatura de sinterización, los cuales no están presentes en la suspensión de HTCC. Si bien los materiales vítreos pueden disminuir la temperatura de sinterización, también provocan una reducción significativa de la conductividad térmica del sustrato.
Cerámica de película gruesa (TFC)
El método de película gruesa se refiere al proceso de fabricación en el que la pasta conductora se recubre directamente sobre el sustrato cerámico mediante serigrafía, y luego la capa metálica se adhiere firmemente al sustrato cerámico mediante sinterización a alta temperatura. La selección de la suspensión conductora de película gruesa es un factor clave para determinar el proceso de película gruesa. Está compuesta por una fase funcional (es decir, polvo metálico con un tamaño de partícula inferior a 2 μm), una fase aglutinante (aglutinante) y un portador orgánico. Los polvos metálicos comunes incluyen Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al y W, entre los cuales las suspensiones de Ag, Ag/Pd y Cu son las más comunes. El aglutinante suele ser material vítreo, óxido metálico o una mezcla de ambos. Su función es conectar la cerámica y el metal y determinar la adhesión de la suspensión de película gruesa a la cerámica base. Es la clave para la producción de la suspensión de película gruesa. La función principal del soporte orgánico es dispersar la fase funcional y la fase aglutinante, manteniendo una viscosidad determinada de la suspensión de película gruesa para prepararla para la posterior serigrafía. Se volatilizará gradualmente durante el proceso de sinterización.
Cobre de unión directa (DBC)
DBC es un método de metalización para unir láminas de cobre a superficies cerámicas (principalmente Al₂O₃ y AlN). Se trata de un proceso novedoso desarrollado con el auge de la tecnología de encapsulado de chips sobre placa (COB). El principio básico consiste en introducir oxígeno entre el cobre y la cerámica, formando una fase líquida eutéctica Cu/O a una temperatura de entre 1065 y 1083 °C. Esta fase reacciona con la matriz cerámica y la lámina de cobre para generar CuAlO₂ o Cu(AlO₂)₂, y, bajo la acción de esta fase intermedia, la lámina de cobre se une a la matriz. Dado que el AlN pertenece a la cerámica no óxida, la clave para el recubrimiento de cobre en su superficie reside en la formación de una capa de transición de Al₂O₃, logrando así una unión eficaz entre la lámina de cobre y la cerámica base gracias a dicha capa de transición.
Unión directa de aluminio (DAB)
El método de recubrimiento directo de aluminio aprovecha la buena humectabilidad del aluminio sobre la cerámica en estado líquido para lograr la unión de ambos. Cuando la temperatura supera los 660 °C, el aluminio sólido se licúa. Después de que el aluminio líquido humedece la superficie cerámica, al descender la temperatura, los núcleos de cristal proporcionados por el aluminio en la superficie cerámica cristalizan y crecen. Al enfriarse a temperatura ambiente, se logra la combinación de ambos. Debido a la alta reactividad del aluminio, es propenso a la oxidación a altas temperaturas, formando una película de Al₂O₃ que se encuentra en la superficie del aluminio líquido, reduciendo significativamente la humectabilidad del aluminio líquido sobre la superficie cerámica y dificultando la unión. Por lo tanto, debe eliminarse antes de la unión o bien, la unión debe realizarse en condiciones libres de oxígeno. Peng Rong et al. [23,27] adoptaron el método de fundición a presión en molde de grafito para extender aluminio fundido puro sobre las superficies de un sustrato de Al₂O₃ y un sustrato de AlN bajo presión. Debido a la falta de fluidez de la película de Al2O3, esta permaneció en la cavidad del molde. Tras el enfriamiento, se obtuvo un sustrato DAB bien adherido.
Cobre chapado directamente (DPC)
El método de película delgada es un proceso que utiliza principalmente la deposición física de vapor (como la evaporación al vacío, la pulverización catódica por magnetrón, etc.) y otras técnicas para formar una capa metálica sobre la superficie de la cerámica, y luego utiliza enmascaramiento, grabado y otras operaciones para formar una capa de circuito metálico. Entre ellos, la deposición física de vapor es el proceso de fabricación de película delgada más común.
Fecha de publicación: 16 de julio de 2025