그 후에세라믹기판을 소결 및 성형한 후 표면을 금속화하고, 이미지 전사를 통해 표면 패턴을 형성하여 세라믹 기판의 전기적 연결 성능을 구현합니다. 표면 금속화는 세라믹 기판 제조에서 매우 중요한 단계입니다. 이는 고온에서 금속과 세라믹 표면 사이의 젖음성이 금속과 세라믹 간의 결합력을 결정하기 때문입니다. 우수한 결합력은 LED 패키징 성능의 안정성을 보장하는 중요한 요소입니다. 현재 세라믹 표면의 일반적인 금속화 방법은 크게 동시 소성법(HTCC 및 LTCC), 후막법(TFC), 직접 구리 증착법(DBC), 직접 알루미늄 증착법(DBA) 및 박막법(DPC)으로 분류할 수 있습니다.
동시소성 방식(HTCC/LTCC)
동시소성 방법에는 고온 동시소성(HTCC)과 저온 동시소성(LTCC)의 두 가지 유형이 있습니다. 두 방법의 공정 흐름은 기본적으로 동일합니다. 주요 생산 공정 흐름에는 슬러리 준비, 주조 및 스트립 생성, 성형체 건조, 관통 구멍 가공, 스크린 인쇄 및 구멍 채우기, 스크린 인쇄 회로, 적층 및 소결, 최종 절단 및 기타 후처리 공정이 포함됩니다. 알루미나 분말을 유기 결합제와 혼합하여 슬러리를 만든 다음, 스크레이퍼를 사용하여 시트로 가공합니다. 건조 후 세라믹 성형체가 형성됩니다[10]. 그런 다음 설계 요구 사항에 따라 성형체에 관통 구멍을 가공하고 금속 분말을 채웁니다. 성형체 표면에는 스크린 인쇄 기술을 사용하여 라인 패턴을 코팅합니다. 마지막으로 각 층의 성형체를 적층하고 압착한 다음 동시소성로에서 소결하여 성형합니다. 두 가지 동시 소성 방법의 공정 자체는 대체로 유사하지만, 소결 온도는 크게 다릅니다. HTCC의 동시 소성 온도는 1300~1600℃인 반면, LTCC의 소결 온도는 850~900℃입니다. 이러한 차이의 주된 이유는 LTCC 소결 슬러리에는 소결 온도를 낮추는 유리 재료가 포함되어 있는 반면, HTCC 동시 소성 슬러리에는 이러한 재료가 없기 때문입니다. 유리 재료는 소결 온도를 낮추는 효과가 있지만, 기판의 열전도율을 크게 저하시킵니다.
후막 세라믹(TFC)
후막법은 전도성 페이스트를 스크린 인쇄 방식으로 세라믹 기판에 직접 코팅한 후, 고온 소결을 통해 금속층을 세라믹 기판에 단단히 접착시키는 제조 공정을 말합니다. 후막법에서 전도성 슬러리의 선택은 매우 중요한 요소입니다. 슬러리는 기능성 상(즉, 입자 크기가 2μm 미만인 금속 분말), 결합제 상(바인더), 그리고 유기 담체로 구성됩니다. 일반적인 금속 분말로는 Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al, W 등이 있으며, 그중 Ag, Ag/Pd, Cu 슬러리가 가장 흔하게 사용됩니다. 바인더는 일반적으로 유리 재료, 금속 산화물 또는 이들의 혼합물입니다. 바인더의 기능은 세라믹과 금속을 연결하고 후막 슬러리와 기판 세라믹 사이의 접착력을 결정하는 것입니다. 따라서 바인더는 후막 슬러리 생산에 있어 핵심적인 역할을 합니다. 유기 담체의 주요 기능은 기능성 상과 결합제 상을 분산시키면서, 후속 스크린 인쇄를 위해 후막 슬러리의 특정 점도를 유지하는 것입니다. 이는 소결 과정에서 점차 휘발됩니다.
직접 접합 구리(DBC)
DBC는 세라믹 표면(주로 Al2O3 및 AlN)에 구리 호일을 접합하는 금속화 방법입니다. 이는 COB(칩 온 보드) 패키징 기술의 발전과 함께 개발된 새로운 공정입니다. 기본 원리는 구리와 세라믹 사이에 산소 원소를 도입하여 1065~1083℃에서 Cu/O 공융 액상을 형성하는 것입니다. 이 액상은 세라믹 기판 및 구리 호일과 반응하여 CuAlO2 또는 Cu(AlO2)2를 생성하고, 이 중간상의 작용으로 구리 호일이 기판에 접합됩니다. AlN은 비산화물 세라믹에 속하므로, AlN 표면에 구리 코팅을 성공적으로 수행하는 핵심은 표면에 Al2O3 전이층을 형성하고, 이 전이층의 작용으로 구리 호일과 기판 세라믹 간의 효과적인 접합을 달성하는 데 있습니다.
직접 알루미늄 접합(DAB)
직접 알루미늄 코팅 방법은 액체 상태의 알루미늄이 세라믹에 대해 우수한 젖음성을 갖는다는 점을 이용하여 두 물질의 접합을 이룬다. 온도가 660℃ 이상으로 상승하면 고체 알루미늄이 액화된다. 액체 알루미늄이 세라믹 표면을 적신 후, 온도가 하강함에 따라 세라믹 표면의 알루미늄에서 제공된 결정핵이 결정화되어 성장한다. 상온으로 냉각되면 두 물질의 결합이 이루어진다. 알루미늄은 반응성이 높아 고온에서 산화되어 액체 알루미늄 표면에 Al2O3 막을 형성하기 쉽다. 이 막은 세라믹 표면에 대한 액체 알루미늄의 젖음성을 크게 저하시켜 접합을 어렵게 만든다. 따라서 접합 전에 이 막을 제거하거나 산소가 없는 조건에서 접합을 수행해야 한다. Peng Rong 등[23,27]은 흑연 주형 다이캐스팅 방법을 사용하여 압력을 가해 순수한 용융 알루미늄을 Al2O3 기판과 AlN 기판 표면에 도포했다. Al2O3 박막의 유동성이 부족하여 금형 내부에 남아 있었습니다. 냉각 후, 접합이 잘 된 DAB 기판이 얻어졌습니다.
직접 도금 구리(DPC)
박막법은 주로 물리적 증착법(진공 증착, 마그네트론 스퍼터링 등)과 같은 기술을 이용하여 세라믹 표면에 금속층을 형성한 후, 마스킹, 에칭 등의 공정을 통해 금속 회로층을 형성하는 공정이다. 그중에서도 물리적 증착법은 가장 일반적인 박막 제조 공정이다.
게시 시간: 2025년 7월 16일