その後セラミック基板が焼結・成形された後、その表面に金属化処理を施し、画像転写によって表面パターンを作製することで、セラミック基板の電気接続性能を実現します。表面金属化は、セラミック基板の製造において重要な工程です。これは、高温でのセラミック表面に対する金属の濡れ性が、金属とセラミック間の接合力を決定するためです。良好な接合力は、LEDパッケージング性能の安定性を保証する重要な要素です。現在、セラミック表面への一般的な金属化方法は、共焼成法（HTCCおよびLTCC）、厚膜法（TFC）、直接銅蒸着法（DBC）、直接アルミニウム蒸着法（DBA）、薄膜法（DPC）など、いくつかの形態に大まかに分類できます。
同時焼成方式（高温同時焼成／低温同時焼成）
共焼成法には、高温共焼成（HTCC）と低温共焼成（LTCC）の2種類があります。どちらのプロセスフローも基本的に同じです。主な製造プロセスフローには、スラリーの調製、鋳造とストリップの生成、成形体の乾燥、貫通穴の穴あけ、スクリーン印刷と穴の充填、スクリーン印刷回路、積層と焼結、最終的なスライスおよびその他の後処理プロセスが含まれます。アルミナ粉末を有機バインダーと混合してスラリーを形成し、次にスラリーをスクレーパーでシート状に加工します。乾燥後、セラミック成形体が形成されます[10]。次に、設計要件に従って、成形体に貫通穴を加工し、金属粉末を充填します。成形体の表面には、スクリーン印刷技術で線状パターンがコーティングされます。最後に、各層の成形体を積み重ねてプレスし、共焼成炉で焼結して形成します。2つの共焼成法のプロセスはほぼ同じですが、焼結温度は大きく異なります。 HTCCの同時焼成温度は1300～1600℃であるのに対し、LTCCの焼結温度は850～900℃である。この違いの主な理由は、LTCCの焼結スラリーには焼結温度を下げるガラス材料が含まれているのに対し、HTCCの同時焼成スラリーには含まれていないことにある。ガラス材料は焼結温度を下げる効果があるものの、基板の熱伝導率を著しく低下させるという欠点がある。
厚膜セラミック（TFC）
厚膜法とは、導電性ペーストをスクリーン印刷によってセラミック基板に直接塗布し、その後、高温焼結によって金属層をセラミック基板にしっかりと接着させる製造プロセスを指します。厚膜導体スラリーの選択は、厚膜プロセスを決定する重要な要素です。スラリーは、機能相（すなわち、粒径が2μm未満の金属粉末）、結合相（バインダー）、および有機キャリアから構成されます。一般的な金属粉末には、Au、Pt、Au/Pt、Au/Pd、Ag、Ag/Pt、Ag/Pd、Cu、Ni、Al、Wなどがあり、中でもAg、Ag/Pd、Cuのスラリーが最も一般的です。バインダーは一般的にガラス材料、金属酸化物、またはこれらの混合物です。バインダーの機能は、セラミックと金属を結合し、厚膜スラリーと基材セラミックとの密着性を決定することです。バインダーは、厚膜スラリーの製造における鍵となります。有機担体の主な機能は、機能性相と結合剤相を分散させ、厚膜スラリーの一定の粘度を維持して、その後のスクリーン印刷に備えることである。焼結工程中に徐々に揮発する。
直接接合銅（DBC）
DBCは、セラミック表面（主にAl2O3とAlN）に銅箔を接合するための金属化方法です。これは、チップオンボード（COB）パッケージング技術の台頭とともに開発された新しいプロセスです。基本原理は、Cuとセラミックの間に酸素元素を導入し、1065～1083℃でCu/O共晶液相を形成することです。この液相は、セラミックマトリックスおよび銅箔と反応してCuAlO2またはCu(AlO2)2を生成し、中間相の作用により銅箔がマトリックスに接合されます。AlNは非酸化物セラミックであるため、その表面への銅コーティングの鍵は、表面にAl2O3遷移層を形成し、遷移層の作用により銅箔とベースセラミックとの効果的な接合を実現することにあります。
直接アルミ接合（DAB）
直接アルミニウムコーティング法は、液状状態のアルミニウムとセラミックスの濡れ性の良さを利用して、両者の接合を実現する。温度が660℃を超えると、固体アルミニウムが液化する。液状アルミニウムがセラミックス表面を濡らした後、温度が下がると、セラミックス表面上のアルミニウムによって提供された結晶核が結晶化して成長する。室温まで冷却すると、両者の結合が実現する。アルミニウムは反応性が高いため、高温で酸化されやすく、液状アルミニウムの表面に存在するAl2O3膜を形成し、セラミックス表面上の液状アルミニウムの濡れ性を著しく低下させ、接合を困難にする。したがって、接合前に除去するか、無酸素条件下で接合を行う必要がある。Peng Rongら[23,27]は、グラファイト金型ダイカスト法を採用し、圧力下でAl2O3基板とAlN基板の表面に純粋な溶融アルミニウムを塗布した。 Al2O3膜は流動性が低いため、金型キャビティ内に留まった。冷却後、良好に接合されたDAB基板が得られた。
直接めっき銅（DPC）
薄膜法は、主に物理蒸着（真空蒸着、マグネトロンスパッタリングなど）などの技術を用いてセラミックスの表面に金属層を形成し、その後マスキング、エッチングなどの操作によって金属回路層を形成するプロセスである。中でも、物理蒸着は最も一般的な薄膜製造プロセスである。
投稿日時：2025年7月16日