સિરામિક સબસ્ટ્રેટ સપાટીઓ પર ધાતુકરણ સંશોધનની વર્તમાન પરિસ્થિતિ અને વલણ

પછીસિરામિકસબસ્ટ્રેટને સિન્ટર કરીને બનાવવામાં આવે છે, તેની સપાટીને મેટલાઇઝ કરવાની જરૂર છે, અને પછી સિરામિક સબસ્ટ્રેટના વિદ્યુત જોડાણ પ્રદર્શનને પ્રાપ્ત કરવા માટે ઇમેજ ટ્રાન્સફર દ્વારા સપાટી પેટર્ન બનાવવામાં આવે છે. સિરામિક સબસ્ટ્રેટના નિર્માણમાં સપાટી મેટલાઇઝેશન એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે. આનું કારણ એ છે કે ઊંચા તાપમાને ધાતુઓની સિરામિક સપાટી પર ભીની કરવાની ક્ષમતા ધાતુઓ અને સિરામિક્સ વચ્ચેના બંધન બળને નક્કી કરે છે. LED પેકેજિંગ કામગીરીની સ્થિરતા માટે સારી બંધન બળ એક મહત્વપૂર્ણ ગેરંટી છે. હાલમાં, સિરામિક સપાટી પર સામાન્ય મેટલાઇઝેશન પદ્ધતિઓને આશરે અનેક સ્વરૂપોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, જેમાં કો-બર્નિંગ પદ્ધતિઓ (HTCC અને LTCC), જાડી ફિલ્મ પદ્ધતિ (TFC), ડાયરેક્ટ કોપર ડિપોઝિશન પદ્ધતિ (DBC), ડાયરેક્ટ એલ્યુમિનિયમ ડિપોઝિશન પદ્ધતિ (DBA), અને થિન ફિલ્મ પદ્ધતિ (DPC)નો સમાવેશ થાય છે.

કો-ફાયરિંગ પદ્ધતિ (HTCC/LTCC)

બે પ્રકારની કો-ફાયરિંગ પદ્ધતિઓ છે: એક ઉચ્ચ-તાપમાન કો-ફાયરિંગ (HTCC) છે, અને બીજી નીચી-તાપમાન કો-ફાયરિંગ (LTCC) છે. બંનેના પ્રક્રિયા પ્રવાહ મૂળભૂત રીતે સમાન છે. મુખ્ય ઉત્પાદન પ્રક્રિયા પ્રવાહોમાં સ્લરી તૈયારી, કાસ્ટિંગ અને સ્ટ્રીપ્સ ઉત્પન્ન કરવા, ગ્રીન બોડીઝને સૂકવવા, છિદ્રો દ્વારા ડ્રિલિંગ, સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગ અને છિદ્રો ભરવા, સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગ સર્કિટ, લેયરિંગ અને સિન્ટરિંગ, અને અંતિમ સ્લાઇસિંગ અને અન્ય પોસ્ટ-ટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. એલ્યુમિના પાવડરને ઓર્ગેનિક બાઈન્ડર સાથે મિશ્ર કરીને સ્લરી બનાવવામાં આવે છે, અને પછી સ્લરીને સ્ક્રેપર વડે શીટ્સમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. સૂકાયા પછી, સિરામિક ગ્રીન બોડી બનાવવામાં આવે છે [10]. પછી, ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓ અનુસાર, ગ્રીન બોડી પર થ્રુ હોલ પ્રોસેસ કરવામાં આવે છે અને મેટલ પાવડરથી ભરવામાં આવે છે. સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગ ટેકનોલોજી દ્વારા ગ્રીન બોડીની સપાટીને લાઇન પેટર્નથી કોટેડ કરવામાં આવે છે. અંતે, દરેક સ્તરના ગ્રીન બોડીઝને સ્ટેક કરવામાં આવે છે અને એકસાથે દબાવવામાં આવે છે, અને પછી સિન્ટર કરવામાં આવે છે અને કો-ફાયરિંગ ફર્નેસમાં બનાવવામાં આવે છે. બે કો-ફાયરિંગ પદ્ધતિઓની પ્રક્રિયાઓ લગભગ સમાન હોવા છતાં, સિન્ટરિંગ તાપમાનમાં ઘણો ફેરફાર થાય છે. HTCC માટે કો-ફાયરિંગ તાપમાન 1300 થી 1600℃ છે, જ્યારે LTCC માટે સિન્ટરિંગ તાપમાન 850 થી 900℃ છે. આ તફાવતનું મુખ્ય કારણ એ છે કે LTCC સિન્ટરિંગ સ્લરીમાં કાચની સામગ્રી હોય છે જે સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડી શકે છે, જે HTCC કો-ફાયર સ્લરીમાં હાજર નથી. જોકે કાચની સામગ્રી સિન્ટરિંગ તાપમાન ઘટાડી શકે છે, તે સબસ્ટ્રેટની થર્મલ વાહકતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

જાડા ફિલ્મ સિરામિક (TFC)

જાડી ફિલ્મ પદ્ધતિ એ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગ દ્વારા વાહક પેસ્ટને સીધા સિરામિક સબસ્ટ્રેટ પર કોટ કરવામાં આવે છે, અને પછી ધાતુના સ્તરને ઉચ્ચ-તાપમાન સિન્ટરિંગ દ્વારા સિરામિક સબસ્ટ્રેટ સાથે મજબૂત રીતે વળગી રહે છે. જાડા-ફિલ્મ વાહક સ્લરીનું પસંદગી જાડા-ફિલ્મ પ્રક્રિયા નક્કી કરવામાં મુખ્ય પરિબળ છે. તે કાર્યાત્મક તબક્કો (એટલે ​​\u200b\u200bકે, 2μm કરતા ઓછા કણોના કદ સાથે મેટલ પાવડર), બાઈન્ડર તબક્કો (બાઈન્ડર) અને કાર્બનિક વાહકથી બનેલું છે. સામાન્ય ધાતુના પાવડરમાં Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al અને W શામેલ છે, જેમાંથી Ag, Ag/Pd અને Cu સ્લરી સૌથી સામાન્ય છે. બાઈન્ડર સામાન્ય રીતે કાચની સામગ્રી, મેટલ ઓક્સાઇડ અથવા બંનેનું મિશ્રણ હોય છે. તેનું કાર્ય સિરામિક અને ધાતુને જોડવાનું અને જાડા ફિલ્મ સ્લરીના બેઝ સિરામિક સાથે સંલગ્નતા નક્કી કરવાનું છે. તે જાડા ફિલ્મ સ્લરીનું ઉત્પાદન કરવાની ચાવી છે. કાર્બનિક વાહકનું મુખ્ય કાર્ય કાર્યાત્મક તબક્કા અને બાઈન્ડર તબક્કાને વિખેરવાનું છે, જ્યારે અનુગામી સ્ક્રીન પ્રિન્ટીંગ માટે તૈયાર કરવા માટે જાડા ફિલ્મ સ્લરીની ચોક્કસ સ્નિગ્ધતા જાળવી રાખવાનું છે. સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન તે ધીમે ધીમે અસ્થિર થશે.

ડાયરેક્ટ બોન્ડેડ કોપર (DBC)

DBC એ સિરામિક સપાટીઓ (મુખ્યત્વે Al2O3 અને AlN) પર કોપર ફોઇલને જોડવા માટે મેટલાઇઝેશન પદ્ધતિ છે. તે ચિપ ઓન બોર્ડ (COB) પેકેજિંગ ટેકનોલોજીના ઉદય સાથે વિકસિત એક નવી પ્રક્રિયા છે. મૂળ સિદ્ધાંત Cu અને સિરામિક્સ વચ્ચે ઓક્સિજન તત્વો દાખલ કરવાનો છે, અને પછી 1065 થી 1083℃ પર Cu/O યુટેક્ટિક પ્રવાહી તબક્કો બનાવે છે. આ તબક્કો પછી સિરામિક મેટ્રિક્સ અને કોપર ફોઇલ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને CuAlO2 અથવા Cu(AlO2)2 ઉત્પન્ન કરે છે, અને મધ્યવર્તી તબક્કાની ક્રિયા હેઠળ, કોપર ફોઇલ મેટ્રિક્સ સાથે બંધાયેલ છે. Al N નોન-ઓક્સાઇડ સિરામિક્સનો હોવાથી, તેની સપાટી પર કોપર કોટિંગની ચાવી તેની સપાટી પર Al2O3 સંક્રમણ સ્તર બનાવવા અને સંક્રમણ સ્તરની ક્રિયા હેઠળ કોપર ફોઇલ અને બેઝ સિરામિક વચ્ચે અસરકારક બંધન પ્રાપ્ત કરવામાં રહેલી છે.

ડાયરેક્ટ એલ્યુમિનિયમ બોન્ડેડ (DAB)

સીધી એલ્યુમિનિયમ કોટિંગ પદ્ધતિ પ્રવાહી સ્થિતિમાં સિરામિક્સ સાથે એલ્યુમિનિયમની સારી ભીનાશનો લાભ લે છે જેથી બંનેનું બંધન પ્રાપ્ત થાય. જ્યારે તાપમાન 660℃ થી ઉપર વધે છે, ત્યારે ઘન એલ્યુમિનિયમ પ્રવાહી બને છે. પ્રવાહી એલ્યુમિનિયમ સિરામિક સપાટીને ભીના કર્યા પછી, તાપમાન ઘટતા જ, સિરામિક સપાટી પર એલ્યુમિનિયમ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવેલ સ્ફટિકીય કેન્દ્રક સ્ફટિકીકરણ અને વૃદ્ધિ પામે છે. જ્યારે ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ થાય છે, ત્યારે બંનેનું સંયોજન પ્રાપ્ત થાય છે. એલ્યુમિનિયમની ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતાને કારણે, તે ઊંચા તાપમાને ઓક્સિડેશન માટે સંવેદનશીલ હોય છે જેથી એલ્યુમિનિયમ પ્રવાહીની સપાટી પર અસ્તિત્વમાં રહેતી Al2O3 ફિલ્મ બને છે, જે સિરામિક સપાટી પર એલ્યુમિનિયમ પ્રવાહીની ભીનાશને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને બંધન પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ બનાવે છે. તેથી, બંધન પહેલાં તેને દૂર કરવું આવશ્યક છે અથવા બંધન ઓક્સિજન-મુક્ત પરિસ્થિતિઓમાં હાથ ધરવામાં આવવું જોઈએ. પેંગ રોંગ અને અન્ય [23,27] એ દબાણ હેઠળ Al2O3 સબસ્ટ્રેટ અને AlN સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર શુદ્ધ પીગળેલા એલ્યુમિનિયમ ફેલાવવા માટે ગ્રેફાઇટ મોલ્ડ ડાઇ-કાસ્ટિંગની પદ્ધતિ અપનાવી. Al2O3 ફિલ્મની પ્રવાહીતાના અભાવને કારણે, તે મોલ્ડ કેવિટીમાં રહી ગયું. ઠંડુ થયા પછી, સારી રીતે બંધાયેલ DAB સબસ્ટ્રેટ મેળવવામાં આવ્યું.

ડાયરેક્ટ પ્લેટેડ કોપર (DPC)

પાતળી-ફિલ્મ પદ્ધતિ એ એક પ્રક્રિયા છે જે મુખ્યત્વે ભૌતિક વરાળ નિક્ષેપ (જેમ કે વેક્યુમ બાષ્પીભવન, મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ, વગેરે) અને અન્ય તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને સિરામિક્સની સપાટી પર ધાતુનું સ્તર બનાવે છે, અને પછી ધાતુના સર્કિટ સ્તર બનાવવા માટે માસ્કિંગ, એચિંગ અને અન્ય કામગીરીનો ઉપયોગ કરે છે. તેમાંથી, ભૌતિક વરાળ નિક્ષેપ એ સૌથી સામાન્ય પાતળી ફિલ્મ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા છે.