Dopo ilceramicaIl substrato viene sinterizzato e formato, la sua superficie deve essere metallizzata e quindi il modello superficiale viene realizzato tramite trasferimento di immagine per ottenere le prestazioni di connessione elettrica del substrato ceramico. La metallizzazione superficiale è una fase cruciale nella fabbricazione dei substrati ceramici. Questo perché la bagnabilità dei metalli sulle superfici ceramiche ad alte temperature determina la forza di adesione tra metalli e ceramica. Una buona forza di adesione è una garanzia importante per la stabilità delle prestazioni di incapsulamento dei LED. Attualmente, i metodi di metallizzazione comuni sulle superfici ceramiche possono essere approssimativamente classificati in diverse forme, tra cui metodi di co-cottura (HTCC e LTCC), metodo a film spesso (TFC), metodo di deposizione diretta di rame (DBC), metodo di deposizione diretta di alluminio (DBA) e metodo a film sottile (DPC).
Metodo di co-combustione (HTCC/LTCC)
Esistono due tipi di metodi di co-cottura: uno è la co-cottura ad alta temperatura (HTCC) e l'altro è la co-cottura a bassa temperatura (LTCC). I flussi di processo di entrambi sono sostanzialmente gli stessi. I principali flussi di processo di produzione includono la preparazione della sospensione, la colata e la generazione di strisce, l'essiccazione dei corpi verdi, la foratura passante, la serigrafia e il riempimento dei fori, la serigrafia dei circuiti, la stratificazione e la sinterizzazione, e il taglio finale e altri processi di post-trattamento. La polvere di allumina viene miscelata con leganti organici per formare una sospensione, che viene poi lavorata in fogli con un raschietto. Dopo l'essiccazione, si forma un corpo verde ceramico [10]. Quindi, secondo i requisiti di progettazione, vengono realizzati fori passanti sul corpo verde e riempiti con polvere metallica. La superficie del corpo verde viene rivestita con un motivo a linee mediante tecnologia di serigrafia. Infine, i corpi verdi di ogni strato vengono impilati e pressati insieme, quindi sinterizzati e formati nel forno di co-cottura. Sebbene i processi dei due metodi di co-cottura siano sostanzialmente gli stessi, le temperature di sinterizzazione variano notevolmente. La temperatura di co-cottura per l'HTCC è compresa tra 1300 e 1600 °C, mentre quella per l'LTCC è tra 850 e 900 °C. La ragione principale di questa differenza risiede nel fatto che la sospensione di sinterizzazione per l'LTCC contiene materiali vetrosi in grado di abbassare la temperatura di sinterizzazione, materiali assenti nella sospensione per l'HTCC. Sebbene i materiali vetrosi possano abbassare la temperatura di sinterizzazione, comportano anche una significativa diminuzione della conduttività termica del substrato.
Ceramica a film spesso (TFC)
Il metodo a film spesso si riferisce al processo di produzione in cui la pasta conduttiva viene applicata direttamente sul substrato ceramico mediante serigrafia, e successivamente lo strato metallico viene saldamente fissato al substrato ceramico tramite sinterizzazione ad alta temperatura. La scelta della sospensione conduttiva a film spesso è un fattore chiave nel determinare il processo. Essa è composta da una fase funzionale (ovvero, polvere metallica con granulometria inferiore a 2 μm), una fase legante (legante) e un vettore organico. Le polveri metalliche più comuni includono Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al e W, tra cui le sospensioni di Ag, Ag/Pd e Cu sono le più diffuse. Il legante è generalmente costituito da materiale vetroso, ossido metallico o una miscela di entrambi. La sua funzione è quella di collegare la ceramica e il metallo e di determinare l'adesione della sospensione a film spesso alla ceramica di base. È l'elemento chiave per la produzione della sospensione a film spesso. La funzione principale del vettore organico è quella di disperdere la fase funzionale e la fase legante, mantenendo al contempo una certa viscosità della sospensione a film spesso per prepararla alla successiva serigrafia. Esso si volatilizzerà gradualmente durante il processo di sinterizzazione.
Rame a legame diretto (DBC)
Il DBC è un metodo di metallizzazione per il legame di fogli di rame su superfici ceramiche (principalmente Al2O3 e AlN). Si tratta di un nuovo processo sviluppato con l'avvento della tecnologia di packaging Chip on Board (COB). Il principio di base consiste nell'introdurre elementi di ossigeno tra il rame e la ceramica, formando una fase liquida eutettica Cu/O a temperature comprese tra 1065 e 1083 °C. Questa fase reagisce quindi con la matrice ceramica e il foglio di rame per generare CuAlO2 o Cu(AlO2)2, e, grazie all'azione della fase intermedia, il foglio di rame si lega alla matrice. Poiché l'AlN appartiene alla categoria delle ceramiche non ossidiche, la chiave per il rivestimento di rame sulla sua superficie risiede nella formazione di uno strato di transizione di Al2O3 e nel raggiungimento di un legame efficace tra il foglio di rame e la ceramica di base grazie all'azione di tale strato di transizione.
Legatura diretta in alluminio (DAB)
Il metodo di rivestimento diretto con alluminio sfrutta la buona bagnabilità dell'alluminio sulla ceramica allo stato liquido per ottenere l'adesione dei due. Quando la temperatura sale sopra i 660℃, l'alluminio solido si liquefà. Dopo che l'alluminio liquido ha bagnato la superficie ceramica, al diminuire della temperatura, i nuclei cristallini forniti dall'alluminio sulla superficie ceramica cristallizzano e crescono. Raffreddando a temperatura ambiente, si ottiene la combinazione dei due. A causa dell'elevata reattività dell'alluminio, questo tende a ossidarsi ad alte temperature formando una pellicola di Al2O3 che si trova sulla superficie dell'alluminio liquido, riducendo significativamente la bagnabilità dell'alluminio liquido sulla superficie ceramica e rendendo difficile l'adesione. Pertanto, tale pellicola deve essere rimossa prima dell'adesione oppure l'adesione deve essere effettuata in condizioni prive di ossigeno. Peng Rong et al. [23,27] hanno adottato il metodo di pressofusione in stampo di grafite per stendere alluminio fuso puro sulle superfici del substrato di Al2O3 e del substrato di AlN sotto pressione. A causa della scarsa fluidità del film di Al2O3, questo è rimasto nella cavità dello stampo. Dopo il raffreddamento, si è ottenuto un substrato DAB ben aderente.
Rame placcato direttamente (DPC)
Il metodo a film sottile è un processo che utilizza principalmente la deposizione fisica da fase vapore (come l'evaporazione sotto vuoto, lo sputtering magnetron, ecc.) e altre tecniche per formare uno strato metallico sulla superficie della ceramica, e successivamente utilizza mascheratura, incisione e altre operazioni per formare uno strato di circuito metallico. Tra queste, la deposizione fisica da fase vapore è il processo di produzione di film sottili più comune.
Data di pubblicazione: 16 luglio 2025