Կերամիկական հիմքերի մակերեսների մետաղացման հետազոտության ներկայիս վիճակը և միտումը

ՀետոկերամիկականՀիմքը թրծվում և ձևավորվում է, դրա մակերեսը պետք է մետաղացվի, որից հետո մակերեսային նախշը ստեղծվում է պատկերի փոխանցման միջոցով՝ կերամիկական հիմքի էլեկտրական միացման կատարողականությունն ապահովելու համար: Մակերեսային մետաղացումը կերամիկական հիմքերի արտադրության մեջ կարևոր քայլ է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մետաղների կերամիկական մակերեսներին բարձր ջերմաստիճաններում թրջվելու ունակությունը որոշում է մետաղների և կերամիկայի միջև կապող ուժը: Լավ կապող ուժը LED փաթեթավորման կատարողականի կայունության կարևոր երաշխիք է: Ներկայումս կերամիկական մակերեսների վրա մետաղացման տարածված մեթոդները կարելի է մոտավորապես դասակարգել մի քանի ձևերի, ներառյալ համատեղ այրման մեթոդները (HTCC և LTCC), հաստ թաղանթի մեթոդը (TFC), պղնձի ուղղակի նստեցման մեթոդը (DBC), ալյումինի ուղղակի նստեցման մեթոդը (DBA) և բարակ թաղանթի մեթոդը (DPC):

Համատեղ այրման մեթոդ (HTCC/LTCC)

Համատեղ այրման երկու տեսակ կա՝ մեկը բարձր ջերմաստիճանի համատեղ այրում (HTCC), իսկ մյուսը՝ ցածր ջերմաստիճանի համատեղ այրում (LTCC): Երկուսի գործընթացային հոսքերը հիմնականում նույնն են: Արտադրական հիմնական գործընթացային հոսքերը ներառում են խառնուրդի պատրաստում, շերտերի ձուլում և ստեղծում, կանաչ մարմինների չորացում, անցքերի բացում, էկրանային տպագրություն և անցքերի լցում, էկրանային տպագրության սխեմաներ, շերտավորում և սինտերացում, ինչպես նաև վերջնական կտրատում և այլ հետմշակման գործընթացներ: Ալյումինի փոշին խառնվում է օրգանական կապակցանյութերի հետ՝ խառնուրդ ստանալու համար, ապա խառնուրդը մշակվում է թերթերի քերիչով: Չորացնելուց հետո ձևավորվում է կերամիկական կանաչ մարմին [10]: Այնուհետև, նախագծման պահանջներին համապատասխան, անցքերը մշակվում են կանաչ մարմնի վրա և լցվում մետաղական փոշով: Կանաչ մարմնի մակերեսը պատվում է գծային նախշերով՝ էկրանային տպագրության տեխնոլոգիայի միջոցով: Վերջապես, յուրաքանչյուր շերտի կանաչ մարմինները դարսվում և սեղմվում են միասին, ապա սինտերացվում և ձևավորվում են համատեղ այրման վառարանում: Չնայած երկու համատեղ այրման մեթոդների գործընթացները մոտավորապես նույնն են, սինտերացման ջերմաստիճանները մեծապես տարբերվում են: HTCC-ի համատեղ այրման ջերմաստիճանը 1300-ից 1600℃ է, մինչդեռ LTCC-ի սինտերացման ջերմաստիճանը՝ 850-ից 900℃: Այս տարբերության հիմնական պատճառն այն է, որ LTCC սինտերացման խառնուրդը պարունակում է ապակե նյութեր, որոնք կարող են իջեցնել սինտերացման ջերմաստիճանը, որոնք բացակայում են HTCC համատեղ այրման խառնուրդում: Չնայած ապակե նյութերը կարող են իջեցնել սինտերացման ջերմաստիճանը, դրանք հանգեցնում են հիմքի ջերմահաղորդականության զգալի նվազմանը:

Հաստ թաղանթային կերամիկա (TFC)

Հաստ թաղանթի մեթոդը վերաբերում է արտադրական գործընթացին, որի դեպքում հաղորդիչ մածուկը ուղղակիորեն պատվում է կերամիկական հիմքի վրա էկրանային տպագրության միջոցով, որից հետո մետաղական շերտը ամուր կպչում է կերամիկական հիմքին՝ բարձր ջերմաստիճանային սինտերացման միջոցով: Հաստ թաղանթային հաղորդիչ խառնուրդի ընտրությունը հաստ թաղանթի գործընթացը որոշելու հիմնական գործոն է: Այն բաղկացած է ֆունկցիոնալ փուլից (այսինքն՝ մետաղական փոշի՝ 2 մկմ-ից պակաս մասնիկի չափսերով), կապակցող նյութի փուլից (կապակցող նյութ) և օրգանական կրիչից: Տարածված մետաղական փոշիներից են՝ Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al և W, որոնցից ամենատարածվածն են Ag, Ag/Pd և Cu խառնուրդները: Կապակցող նյութը, որպես կանոն, ապակե նյութ է, մետաղի օքսիդ կամ երկուսի խառնուրդ: Դրա գործառույթն է կապել կերամիկան և մետաղը և որոշել հաստ թաղանթային խառնուրդի կպչունությունը հիմքային կերամիկային: Այն հաստ թաղանթային խառնուրդի արտադրության բանալին է: Օրգանական կրիչի հիմնական գործառույթը ֆունկցիոնալ փուլը և կապակցող նյութի փուլը ցրելն է՝ պահպանելով հաստ թաղանթային խառնուրդի որոշակի մածուցիկություն՝ հետագա էկրանային տպագրությանը նախապատրաստվելու համար: Այն աստիճանաբար կգոլորշիանա սինթերացման գործընթացի ընթացքում:

Ուղղակիորեն կապված պղինձ (DBC)

DBC-ն մետաղացման մեթոդ է պղնձի փայլաթիթեղը կերամիկական մակերեսների (հիմնականում Al2O3 և AlN) վրա կպցնելու համար: Այն նոր գործընթաց է, որը մշակվել է չիպային տախտակի վրա (COB) փաթեթավորման տեխնոլոգիայի զարգացմանը զուգընթաց: Հիմնական սկզբունքը թթվածնի տարրերի ներմուծումն է Cu-ի և կերամիկայի միջև, այնուհետև Cu/O էվտեկտիկ հեղուկ փուլի առաջացումն է 1065-ից մինչև 1083℃ ջերմաստիճանում: Այնուհետև այս փուլը ռեակցիայի մեջ է մտնում կերամիկական մատրիցայի և պղնձի փայլաթիթեղի հետ՝ առաջացնելով CuAlO2 կամ Cu(AlO2)2, և միջանկյալ փուլի ազդեցության տակ պղնձի փայլաթիթեղը կպչում է մատրիցիային: Քանի որ AlN-ը պատկանում է ոչ օքսիդային կերամիկային, դրա մակերեսին պղնձի ծածկույթի բանալին Al2O3 անցումային շերտի առաջացումն է և պղնձի փայլաթիթեղի և հիմնական կերամիկայի միջև արդյունավետ կապի ապահովումը անցումային շերտի ազդեցության տակ:

Ուղղակի ալյումինե կապակցված (DAB)

Ալյումինի ուղղակի ծածկույթի մեթոդը օգտագործում է ալյումինի լավ թրջելիությունը հեղուկ վիճակում գտնվող կերամիկայի հետ՝ երկուսի կապը ապահովելու համար: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 660℃-ից բարձր, պինդ ալյումինը հեղուկանում է: Հեղուկ ալյումինից հետո կերամիկական մակերեսը թրջելուց հետո, ջերմաստիճանի անկմանը զուգընթաց, կերամիկական մակերեսին ալյումինի կողմից ապահովված բյուրեղային միջուկները բյուրեղանում և աճում են: Սենյակային ջերմաստիճանում սառեցնելիս իրականացվում է երկուսի համադրությունը: Ալյումինի բարձր ռեակտիվության շնորհիվ այն բարձր ջերմաստիճաններում հակված է օքսիդացման՝ առաջացնելով Al2O3 թաղանթ, որը գոյություն ունի ալյումինե հեղուկի մակերեսին, զգալիորեն նվազեցնելով ալյումինե հեղուկի թրջելիությունը կերամիկական մակերեսին և դժվարացնելով կապը: Հետևաբար, այն պետք է հեռացվի կապից առաջ, հակառակ դեպքում կապը պետք է իրականացվի թթվածնից զերծ պայմաններում: Պենգ Ռոնգը և այլք [23,27] կիրառել են գրաֆիտային կաղապարի ձուլման մեթոդը՝ մաքուր հալված ալյումինը ճնշման տակ Al2O3 հիմքի և AlN հիմքի մակերեսներին տարածելու համար: Al2O3 թաղանթի հեղուկության պակասի պատճառով այն մնացել է կաղապարի խոռոչում: Սառեցնելուց հետո ստացվել է լավ կպչուն DAB հիմք։

Ուղղակիորեն պատված պղինձ (DPC)

Բարակ թաղանթի մեթոդը գործընթաց է, որը հիմնականում օգտագործում է ֆիզիկական գոլորշիների նստեցում (օրինակ՝ վակուումային գոլորշիացում, մագնետրոնային փոշիացում և այլն) և այլ տեխնիկաներ՝ կերամիկայի մակերեսին մետաղական շերտ ձևավորելու համար, ապա օգտագործում է քողարկում, փորագրում և այլ գործողություններ՝ մետաղական շրջանաձև շերտ ձևավորելու համար: Դրանց թվում ֆիզիկական գոլորշիների նստեցումը բարակ թաղանթի արտադրության ամենատարածված գործընթացն է: