Na dekeramiekHet substraat wordt gesinterd en gevormd, het oppervlak moet worden gemetalliseerd en vervolgens wordt het oppervlaktepatroon aangebracht door middel van beeldoverdracht om de elektrische verbindingsprestaties van het keramische substraat te realiseren. Oppervlaktemetallisatie is een cruciale stap in de fabricage van keramische substraten. Dit komt omdat het bevochtigingsvermogen van metalen op keramische oppervlakken bij hoge temperaturen de hechtkracht tussen metalen en keramiek bepaalt. Een goede hechtkracht is een belangrijke garantie voor de stabiliteit van de prestaties van LED-verpakkingen. Momenteel kunnen de gangbare metallisatiemethoden op keramische oppervlakken grofweg worden ingedeeld in verschillende vormen, waaronder co-burning-methoden (HTCC en LTCC), de dikke-filmmethode (TFC), de directe koperdepositiemethode (DBC), de directe aluminiumdepositiemethode (DBA) en de dunne-filmmethode (DPC).
Co-firingmethode (HTCC/LTCC)
Er zijn twee soorten co-sintermethoden: co-sinteren bij hoge temperatuur (HTCC) en co-sinteren bij lage temperatuur (LTCC). De processtromen van beide zijn in principe hetzelfde. De belangrijkste productieprocessen omvatten het bereiden van de slurry, het gieten en genereren van stroken, het drogen van de groene lichamen, het boren van doorgaande gaten, het zeefdrukken en vullen van gaten, het zeefdrukken van circuits, het lagen aanbrengen en sinteren, en het uiteindelijke snijden en andere nabewerkingsprocessen. Aluminiumoxidepoeder wordt gemengd met organische bindmiddelen om een slurry te vormen, die vervolgens met een schraper tot platen wordt verwerkt. Na het drogen wordt een keramisch groen lichaam gevormd [10]. Vervolgens worden, volgens de ontwerpvereisten, doorgaande gaten in het groene lichaam aangebracht en gevuld met metaalpoeder. Het oppervlak van het groene lichaam wordt door middel van zeefdruk voorzien van een lijnpatroon. Ten slotte worden de groene lichamen van elke laag op elkaar gestapeld en geperst, waarna ze in de co-sinteroven worden gesinterd en gevormd. Hoewel de processen van de twee co-sintermethoden in grote lijnen hetzelfde zijn, verschillen de sintertemperaturen aanzienlijk. De co-sintertemperatuur voor HTCC ligt tussen 1300 en 1600 °C, terwijl de sintertemperatuur voor LTCC tussen 850 en 900 °C ligt. De belangrijkste reden voor dit verschil is dat de LTCC-sintersuspensie glasmaterialen bevat die de sintertemperatuur kunnen verlagen, materialen die niet aanwezig zijn in de HTCC-sintersuspensie. Hoewel glasmaterialen de sintertemperatuur kunnen verlagen, leiden ze wel tot een aanzienlijke afname van de thermische geleidbaarheid van het substraat.
Dikke filmkeramiek (TFC)
De dikfilmmethode verwijst naar het fabricageproces waarbij geleidende pasta rechtstreeks op het keramische substraat wordt aangebracht door middel van zeefdruk, waarna de metaallaag door middel van sinteren bij hoge temperatuur stevig aan het keramische substraat hecht. De keuze van de dikfilmgeleidersuspensie is een cruciale factor in het dikfilmproces. Deze suspensie bestaat uit een functionele fase (d.w.z. metaalpoeder met een deeltjesgrootte van minder dan 2 μm), een bindfase (bindmiddel) en een organische drager. Veelgebruikte metaalpoeders zijn onder andere Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al en W, waarvan Ag-, Ag/Pd- en Cu-suspensies het meest voorkomen. Het bindmiddel is doorgaans glas, metaaloxide of een mengsel van beide. De functie ervan is het verbinden van het keramiek en het metaal en het bepalen van de hechting van de dikfilmsuspensie aan het keramische basismateriaal. Het is essentieel voor de productie van dikfilmsuspensie. De belangrijkste functie van de organische drager is het verspreiden van de functionele fase en de bindfase, terwijl een bepaalde viscositeit van de dikke filmsuspensie behouden blijft ter voorbereiding op het daaropvolgende zeefdrukken. Deze drager zal geleidelijk verdampen tijdens het sinterproces.
Direct Bonded Copper (DBC)
DBC is een metallisatiemethode voor het hechten van koperfolie aan keramische oppervlakken (voornamelijk Al2O3 en AlN). Het is een nieuw proces dat is ontwikkeld met de opkomst van de chip-on-board (COB)-verpakkingstechnologie. Het basisprincipe is het introduceren van zuurstofelementen tussen koper en keramiek, waarna een Cu/O-eutectische vloeistoffase wordt gevormd bij 1065 tot 1083 °C. Deze fase reageert vervolgens met de keramische matrix en de koperfolie om CuAlO2 of Cu(AlO2)2 te genereren, en onder invloed van deze tussenfase wordt de koperfolie aan de matrix gehecht. Omdat AlN tot de niet-oxidekeramiek behoort, ligt de sleutel tot een kopercoating op het oppervlak in de vorming van een Al2O3-overgangslaag en het bereiken van een effectieve hechting tussen de koperfolie en het basiskeramiek onder invloed van deze overgangslaag.
Direct Aluminium Bonded (DAB)
De directe aluminiumcoatingmethode maakt gebruik van de goede bevochtigbaarheid van aluminium op keramiek in vloeibare toestand om de hechting van beide te bewerkstelligen. Wanneer de temperatuur boven de 660℃ stijgt, smelt het vaste aluminium. Nadat het vloeibare aluminium het keramische oppervlak heeft bevochtigd, kristalliseren en groeien de kristalkernen die door het aluminium op het keramische oppervlak worden gevormd, naarmate de temperatuur daalt. Bij afkoeling tot kamertemperatuur wordt de verbinding tussen de twee tot stand gebracht. Vanwege de hoge reactiviteit van aluminium is het gevoelig voor oxidatie bij hoge temperaturen, waardoor een Al2O3-film ontstaat op het oppervlak van het vloeibare aluminium. Deze film vermindert de bevochtigbaarheid van het vloeibare aluminium op het keramische oppervlak aanzienlijk en maakt hechting moeilijk. Daarom moet deze film vóór het hechten worden verwijderd, of moet het hechten onder zuurstofvrije omstandigheden worden uitgevoerd. Peng Rong et al. [23,27] gebruikten de methode van grafietvormgieten om zuiver gesmolten aluminium onder druk op de oppervlakken van een Al2O3-substraat en een AlN-substraat aan te brengen. Door het gebrek aan vloeibaarheid van de Al2O3-film bleef deze in de matrijs achter. Na afkoeling werd een goed hechtend DAB-substraat verkregen.
Direct Plated Copper (DPC)
De dunnefilmmethode is een proces waarbij hoofdzakelijk gebruik wordt gemaakt van fysische dampafzetting (zoals vacuümverdamping, magnetron sputteren, enz.) en andere technieken om een metaallaag op het oppervlak van keramiek te vormen, waarna maskering, etsen en andere bewerkingen worden gebruikt om een metalen circuitlaag te creëren. Fysische dampafzetting is de meest gebruikte methode voor de productie van dunne films.
Geplaatst op: 16 juli 2025