JälkeenkeraaminenKun alusta sintrataan ja muotoillaan, sen pinta on metalloitava ja sitten pintakuvioidaan kuvansiirrolla keraamisen alustan sähköisen liitäntätehon saavuttamiseksi. Pinnan metallointi on ratkaiseva vaihe keraamisten alustojen valmistuksessa. Tämä johtuu siitä, että metallien kostutuskyky keraamisiin pintoihin korkeissa lämpötiloissa määrää metallien ja keraamien välisen sidosvoiman. Hyvä sidosvoima on tärkeä tae LED-koteloinnin suorituskyvyn vakaudelle. Tällä hetkellä yleisimmät keraamisten pintojen metallointimenetelmät voidaan luokitella karkeasti useisiin muotoihin, mukaan lukien yhteispolttomenetelmät (HTCC ja LTCC), paksukalvomenetelmä (TFC), suora kuparipinnoitusmenetelmä (DBC), suora alumiinipinnoitusmenetelmä (DBA) ja ohutkalvomenetelmä (DPC).
Yhteispolttomenetelmä (HTCC/LTCC)
Yhteispolttomenetelmiä on kahdenlaisia: korkean lämpötilan yhteispoltto (HTCC) ja matalan lämpötilan yhteispoltto (LTCC). Molempien prosessit ovat periaatteessa samat. Tärkeimmät tuotantoprosessit sisältävät lietteen valmistuksen, valun ja nauhojen muodostamisen, vihreiden kappaleiden kuivaamisen, läpireikien poraamisen, silkkipainon ja reikien täyttämisen, silkkipainopiirit, kerrostamisen ja sintraamisen sekä lopullisen viipaloinnin ja muut jälkikäsittelyprosessit. Alumiinioksidijauhe sekoitetaan orgaanisten sideaineiden kanssa lietteen muodostamiseksi, ja sitten liete työstetään levyiksi kaapimella. Kuivauksen jälkeen muodostetaan keraaminen vihreinen kappale [10]. Sitten suunnitteluvaatimusten mukaisesti vihreeseen kappaleeseen työstetään läpireiät, jotka täytetään metallijauheella. Vihreen kappaleen pinta päällystetään viivakuvioinnilla silkkipainotekniikalla. Lopuksi kummankin kerroksen vihreet kappaleet pinotaan ja puristetaan yhteen, minkä jälkeen ne sintrataan ja muotoillaan yhteispolttouunissa. Vaikka näiden kahden yhteispolttomenetelmän prosessit ovat suunnilleen samat, sintrauslämpötilat vaihtelevat suuresti. HTCC:n yhteispolttolämpötila on 1300–1600 ℃, kun taas LTCC:n sintrauslämpötila on 850–900 ℃. Tämän eron pääasiallinen syy on se, että LTCC:n sintrausliete sisältää lasimateriaaleja, jotka voivat alentaa sintrauslämpötilaa, mutta joita ei ole HTCC:n yhteispolttolietteessä. Vaikka lasimateriaalit voivat alentaa sintrauslämpötilaa, ne johtavat substraatin lämmönjohtavuuden merkittävään laskuun.
Paksukalvokeramiikka (TFC)
Paksukalvomenetelmällä tarkoitetaan valmistusprosessia, jossa johtavaa tahnaa päällystetään suoraan keraamiselle alustalle silkkipainolla ja sitten metallikerros kiinnitetään tiukasti keraamiseen alustaan korkean lämpötilan sintrauksella. Paksukalvojohdelietteen valinta on keskeinen tekijä paksukalvoprosessin määrittämisessä. Se koostuu toiminnallisesta faasista (eli metallijauheesta, jonka hiukkaskoko on alle 2 μm), sideainefaasista (sideaine) ja orgaanisesta kantajasta. Yleisiä metallijauheita ovat Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al ja W, joista Ag-, Ag/Pd- ja Cu-lietteet ovat yleisimpiä. Sideaine on yleensä lasimateriaalia, metallioksidia tai näiden molempien seosta. Sen tehtävänä on yhdistää keraaminen ja metalli ja määrittää paksukalvolietteen tarttuvuus peruskeraamiin. Se on avain paksukalvolietteen valmistukseen. Orgaanisen kantajan päätehtävänä on dispergoida funktionaalinen faasi ja sideainefaasi samalla kun ylläpidetään paksukalvolietteen tiettyä viskositeettia myöhempää silkkipainatusta varten. Se haihtuu vähitellen sintrausprosessin aikana.
Suoraan sidottu kupari (DBC)
DBC on metallointimenetelmä kuparifolion kiinnittämiseksi keraamisille pinnoille (pääasiassa Al2O3 ja AlN). Se on uusi prosessi, joka kehitettiin sirulevylle (COB) -pakkaustekniikan yleistyessä. Perusperiaatteena on lisätä happielementtejä kuparin ja keraamien väliin ja muodostaa sitten eutektinen Cu/O-nestefaasi 1065–1083 ℃:ssa. Tämä faasi reagoi sitten keraamisen matriisin ja kuparifolion kanssa muodostaen CuAlO2:ta tai Cu(AlO2)2:ta, ja välifaasin vaikutuksesta kuparifolio sitoutuu matriisiin. Koska AlN kuuluu ei-oksidikeraamisiin aineisiin, avain kuparipinnoitteeseen sen pinnalla on Al2O3-siirtymäkerroksen muodostaminen sen pinnalle ja tehokkaan sidoksen saavuttaminen kuparifolion ja peruskeraamin välille siirtymäkerroksen vaikutuksesta.
Suoraan alumiiniin sidottu (DAB)
Suora alumiinipinnoitusmenetelmä hyödyntää alumiinin hyvää kostutettavuutta keraamiseen nestemäisessä tilassa saavuttaakseen näiden kahden osan sitoutumisen. Kun lämpötila nousee yli 660 ℃:n, kiinteä alumiini nesteytyy. Kun nestemäinen alumiini kostuttaa keraamisen pinnan, lämpötilan laskiessa alumiinin keraamisella pinnalla olevat kideytimet kiteytyvät ja kasvavat. Huoneenlämpötilaan jäähdytettynä saavutetaan näiden kahden yhdistelmä. Alumiinin korkean reaktiivisuuden vuoksi se on altis hapettumiselle korkeissa lämpötiloissa muodostaen Al2O3-kalvon alumiininesteen pinnalle, mikä heikentää merkittävästi alumiininesteen kostutettavuutta keraamisella pinnalla ja vaikeuttaa liimautumista. Siksi se on poistettava ennen liimausta tai liimaus on suoritettava hapettomissa olosuhteissa. Peng Rong ym. [23,27] käyttivät grafiittimuottivalua levittääkseen puhdasta sulaa alumiinia Al2O3- ja AlN-substraatin pinnoille paineen alaisena. Al2O3-kalvon juoksevuuden puutteen vuoksi se pysyi muotin ontelossa. Jäähdytyksen jälkeen saatiin hyvin sitoutunut DAB-substraatti.
Suorapinnoitettu kupari (DPC)
Ohutkalvomenetelmä on prosessi, jossa käytetään pääasiassa fysikaalista höyrypinnoitusta (kuten tyhjiöhaihdutusta, magnetronisputterointia jne.) ja muita tekniikoita metallikerroksen muodostamiseksi keraamisten pinnalle, ja sitten käytetään maskausta, etsausta ja muita toimenpiteitä metallipiirikerroksen muodostamiseksi. Näistä fysikaalinen höyrypinnoitus on yleisin ohutkalvon valmistusprosessi.
Julkaisuaika: 16.7.2025