ସିରାମିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠ ଉପରେ ଧାତୁକରଣ ଗବେଷଣାର ବର୍ତ୍ତମାନର ପରିସ୍ଥିତି ଏବଂ ଧାରା

ପରେମୃଣ୍ମୟୀସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସିଣ୍ଟର ହୋଇ ଗଠିତ ହୁଏ, ଏହାର ପୃଷ୍ଠକୁ ଧାତୁକୃତ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ, ଏବଂ ତା’ପରେ ସିରାମିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ର ବୈଦ୍ୟୁତିକ ସଂଯୋଗ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରତିଛବି ସ୍ଥାନାନ୍ତର ମାଧ୍ୟମରେ ପୃଷ୍ଠ ପ୍ୟାଟର୍ନ ତିଆରି କରାଯାଏ। ସିରାମିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍‌ଗୁଡ଼ିକର ନିର୍ମାଣରେ ପୃଷ୍ଠ ଧାତୁକରଣ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପଦକ୍ଷେପ। କାରଣ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠକୁ ଧାତୁଗୁଡ଼ିକର ଓଦା କରିବା କ୍ଷମତା ଧାତୁ ଏବଂ ସିରାମିକ୍ ମଧ୍ୟରେ ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରେ। LED ପ୍ୟାକେଜିଂ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାର ସ୍ଥିରତା ପାଇଁ ଭଲ ବନ୍ଧନ ଶକ୍ତି ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଗ୍ୟାରେଣ୍ଟି। ବର୍ତ୍ତମାନ, ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ସାଧାରଣ ଧାତୁକରଣ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରାୟତଃ ଅନେକ ପ୍ରକାରରେ ବର୍ଗୀକୃତ କରାଯାଇପାରେ, ଯେଉଁଥିରେ ସହ-ଦହନ ପଦ୍ଧତି (HTCC ଏବଂ LTCC), ଘନ ଫିଲ୍ମ ପଦ୍ଧତି (TFC), ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ତମ୍ବା ଜମା ପଦ୍ଧତି (DBC), ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଜମା ପଦ୍ଧତି (DBA), ଏବଂ ପତଳା ଫିଲ୍ମ ପଦ୍ଧତି (DPC) ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ।

ସହ-ଫାୟାରିଂ ପଦ୍ଧତି (HTCC/LTCC)

ଦୁଇ ପ୍ରକାରର ସହ-ଫାୟାରିଂ ପଦ୍ଧତି ଅଛି: ଗୋଟିଏ ହେଉଛି ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ସହ-ଫାୟାରିଂ (HTCC), ଏବଂ ଅନ୍ୟଟି ହେଉଛି ନିମ୍ନ-ତାପମାନ ସହ-ଫାୟାରିଂ (LTCC)। ଉଭୟର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହ ମୂଳତଃ ସମାନ। ମୁଖ୍ୟ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହରେ ସ୍ଲରି ପ୍ରସ୍ତୁତି, କାଷ୍ଟିଂ ଏବଂ ଷ୍ଟ୍ରିପ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିବା, ସବୁଜ ଶରୀର ଶୁଖାଇବା, ଗାତ ମାଧ୍ୟମରେ ଡ୍ରିଲିଂ କରିବା, ସ୍କ୍ରିନ ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ଏବଂ ଫିଲିଂ ଗାତ, ସ୍କ୍ରିନ ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ସର୍କିଟ୍, ଲେୟରିଂ ଏବଂ ସିଣ୍ଟରିଂ, ଏବଂ ଶେଷ ସ୍ଲାଇସିଂ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପରବର୍ତ୍ତୀ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ଆଲୁମିନା ପାଉଡରକୁ ଜୈବିକ ବାଇଣ୍ଡର ସହିତ ମିଶ୍ରିତ କରି ସ୍ଲରି ଗଠନ କରାଯାଏ, ଏବଂ ତା’ପରେ ସ୍ଲରିକୁ ଏକ ସ୍କ୍ରାପର୍ ସାହାଯ୍ୟରେ ସିଟ୍‌ରେ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କରାଯାଏ। ଶୁଖିବା ପରେ, ଏକ ସିରାମିକ୍ ସବୁଜ ଶରୀର ଗଠିତ ହୁଏ [10]। ତା’ପରେ, ଡିଜାଇନ୍ ଆବଶ୍ୟକତା ଅନୁଯାୟୀ, ସବୁଜ ଶରୀର ଉପରେ ଛିଦ୍ର ମାଧ୍ୟମରେ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କରାଯାଏ ଏବଂ ଧାତୁ ପାଉଡରରେ ପୂର୍ଣ୍ଣ କରାଯାଏ। ସ୍କ୍ରିନ ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଦ୍ୱାରା ସବୁଜ ଶରୀରର ପୃଷ୍ଠକୁ ଏକ ରେଖା ପ୍ୟାଟର୍ନ ସହିତ ଆବୃତ କରାଯାଏ। ଶେଷରେ, ପ୍ରତ୍ୟେକ ସ୍ତରର ସବୁଜ ଶରୀରଗୁଡ଼ିକୁ ଷ୍ଟାକ୍ ଏବଂ ଏକତ୍ର ଚାପି ଦିଆଯାଏ, ଏବଂ ତା’ପରେ ସହ-ଫାୟାରିଂ ଫର୍ଣ୍ଣେସରେ ସିଣ୍ଟର କରାଯାଇ ଗଠନ କରାଯାଏ। ଯଦିଓ ଦୁଇଟି ସହ-ଫାୟାରିଂ ପଦ୍ଧତିର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରାୟ ସମାନ, ସିଣ୍ଟରିଂ ତାପମାତ୍ରା ବହୁତ ଭିନ୍ନ ହୋଇଥାଏ। HTCC ପାଇଁ ସହ-ଫାୟାରିଂ ତାପମାତ୍ରା 1300 ରୁ 1600 ℃, ଯେତେବେଳେ LTCC ପାଇଁ ସିଣ୍ଟରିଂ ତାପମାତ୍ରା 850 ରୁ 900 ℃। ଏହି ପାର୍ଥକ୍ୟ ପାଇଁ ମୁଖ୍ୟ କାରଣ ହେଉଛି ଯେ LTCC ସିଣ୍ଟରିଂ ସ୍ଲରିରେ ଏପରି କାଚ ସାମଗ୍ରୀ ଅଛି ଯାହା ସିଣ୍ଟରିଂ ତାପମାତ୍ରାକୁ କମ କରିପାରିବ, ଯାହା HTCC ସହ-ଫାୟାରିଂ ସ୍ଲରିରେ ନାହିଁ। ଯଦିଓ କାଚ ସାମଗ୍ରୀ ସିଣ୍ଟରିଂ ତାପମାତ୍ରାକୁ କମ କରିପାରିବ, ସେଗୁଡ଼ିକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟର ତାପଜ ପରିବାହିତାରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ହ୍ରାସ ଘଟାଇଥାଏ।

ଘନ ଫିଲ୍ମ ସେରାମିକ୍ (TFC)

ଘନ ଫିଲ୍ମ ପଦ୍ଧତି ହେଉଛି ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଯେଉଁଥିରେ ସ୍କ୍ରିନ୍ ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ଦ୍ୱାରା ସିରାମିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ସିଧାସଳଖ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭ୍ ପେଷ୍ଟ୍ ଆବରଣ କରାଯାଏ, ଏବଂ ତା’ପରେ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ସିଣ୍ଟରିଂ ମାଧ୍ୟମରେ ଧାତୁ ସ୍ତରକୁ ସିରାମିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସହିତ ଦୃଢ଼ ଭାବରେ ଲଗାଯାଏ। ଘନ-ଫିଲ୍ମ କଣ୍ଡକ୍ଟର ସ୍ଲରିର ଚୟନ ଘନ-ଫିଲ୍ମ ପ୍ରକ୍ରିୟା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବାରେ ଏକ ପ୍ରମୁଖ କାରଣ। ଏହା ଏକ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ପର୍ଯ୍ୟାୟ (ଯଥା, 2μm ରୁ କମ୍ କଣିକା ଆକାର ସହିତ ଧାତୁ ପାଉଡର), ଏକ ବାଇଣ୍ଡର ପର୍ଯ୍ୟାୟ (ବାଇଣ୍ଡର), ଏବଂ ଏକ ଜୈବିକ ବାହକ ଦ୍ୱାରା ଗଠିତ। ସାଧାରଣ ଧାତୁ ପାଉଡରରେ Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al ଏବଂ W ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ, ଯାହା ମଧ୍ୟରେ Ag, Ag/Pd ଏବଂ Cu ସ୍ଲରି ସବୁଠାରୁ ସାଧାରଣ। ବାଇଣ୍ଡର ସାଧାରଣତଃ କାଚ ସାମଗ୍ରୀ, ଧାତୁ ଅକ୍ସାଇଡ୍ କିମ୍ବା ଉଭୟର ମିଶ୍ରଣ। ଏହାର କାର୍ଯ୍ୟ ହେଉଛି ସେରାମିକ୍ ଏବଂ ଧାତୁକୁ ସଂଯୋଗ କରିବା ଏବଂ ବେସ୍ ସେରାମିକ୍ ସହିତ ଘନ ଫିଲ୍ମ ସ୍ଲରିର ଆବଦ୍ଧତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା। ଏହା ଘନ ଫିଲ୍ମ ସ୍ଲରି ଉତ୍ପାଦନର ଚାବିକାଠି। ଜୈବିକ ବାହକର ମୁଖ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟ ହେଉଛି କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଏବଂ ବାଇଣ୍ଡର ପର୍ଯ୍ୟାୟକୁ ବିସ୍ତାର କରିବା, ଏବଂ ପରବର୍ତ୍ତୀ ସ୍କ୍ରିନ୍ ପ୍ରିଣ୍ଟିଂ ପାଇଁ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବା ପାଇଁ ଘନ ଫିଲ୍ମ ସ୍ଲରିର ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା ବଜାୟ ରଖିବା। ସିଣ୍ଟରିଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଏହା ଧୀରେ ଧୀରେ ଅସ୍ଥିର ହେବ।

ପ୍ରତ୍ୟକ୍ଷ ବନ୍ଧିତ ତମ୍ବା (DBC)

DBC ହେଉଛି ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠରେ (ମୁଖ୍ୟତଃ Al2O3 ଏବଂ AlN) ତମ୍ବା ଫଏଲ୍ ବାନ୍ଧିବା ପାଇଁ ଏକ ଧାତବୀକରଣ ପଦ୍ଧତି। ଏହା ଚିପ୍ ଅନ୍ ବୋର୍ଡ (COB) ପ୍ୟାକେଜିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ଉତ୍ଥାନ ସହିତ ବିକଶିତ ଏକ ନୂତନ ପ୍ରକ୍ରିୟା। ମୌଳିକ ନୀତି ହେଉଛି Cu ଏବଂ ସେରାମିକ୍ ମଧ୍ୟରେ ଅମ୍ଳଜାନ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରବେଶ କରାଇବା, ଏବଂ ତା’ପରେ 1065 ରୁ 1083℃ ତାପମାତ୍ରାରେ ଏକ Cu/O ୟୁଟେକ୍ଟିକ୍ ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗଠନ କରିବା। ଏହି ପର୍ଯ୍ୟାୟ ତା’ପରେ ସିରାମିକ୍ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ଏବଂ ତମ୍ବା ଫଏଲ୍ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି CuAlO2 କିମ୍ବା Cu(AlO2)2 ସୃଷ୍ଟି କରେ, ଏବଂ ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟର କାର୍ଯ୍ୟ ଅଧୀନରେ, ତମ୍ବା ଫଏଲ୍ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ସହିତ ବନ୍ଧିତ ହୁଏ। ଯେହେତୁ Al N ଅଣ-ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସେରାମିକ୍ ସହିତ ଜଡିତ, ଏହାର ପୃଷ୍ଠରେ ତମ୍ବା ଆବରଣର ଚାବି ଏହାର ପୃଷ୍ଠରେ ଏକ Al2O3 ଟ୍ରାଞ୍ଜିସନ୍ ସ୍ତର ଗଠନ କରିବାରେ ଏବଂ ଟ୍ରାଞ୍ଜିସନ୍ ସ୍ତରର କାର୍ଯ୍ୟ ଅଧୀନରେ ତମ୍ବା ଫଏଲ୍ ଏବଂ ବେସ୍ ସେରାମିକ୍ ମଧ୍ୟରେ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ବନ୍ଧନ ହାସଲ କରିବାରେ ନିହିତ।

ଡାଇରେକ୍ଟ ଆଲୁମିନିୟମ ବଣ୍ଡେଡ୍ (DAB)

ସିଧାସଳଖ ଆଲୁମିନିୟମ ଆବରଣ ପଦ୍ଧତି ତରଳ ଅବସ୍ଥାରେ ସିରାମିକ୍ସ ସହିତ ଆଲୁମିନିୟମର ଭଲ ଓଦା ହେବା କ୍ଷମତାର ଲାଭ ନେଇ ଦୁଇଟିର ବନ୍ଧନ ହାସଲ କରେ। ଯେତେବେଳେ ତାପମାତ୍ରା 660℃ ଉପରେ ବଢ଼ିଯାଏ, କଠିନ ଆଲୁମିନିୟମ ତରଳ ହୋଇଯାଏ। ତରଳ ଆଲୁମିନିୟମ ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠକୁ ଓଦା କରିବା ପରେ, ତାପମାତ୍ରା ହ୍ରାସ ପାଇବା ସହିତ, ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଆଲୁମିନିୟମ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରଦାନ କରାଯାଇଥିବା ସ୍ଫଟିକ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟାସ୍ ସ୍ଫଟିକ ହୋଇଯାଏ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାକୁ ଥଣ୍ଡା କଲେ, ଉଭୟର ମିଶ୍ରଣ ହାସଲ ହୁଏ। ଆଲୁମିନିୟମର ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତା ଯୋଗୁଁ, ଏହା ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ଅକ୍ସିଡେସନର ଶିକାର ହୋଇ ଆଲୁମିନିୟମ ତରଳର ପୃଷ୍ଠରେ ଥିବା ଏକ Al2O3 ଫିଲ୍ମ ଗଠନ କରେ, ଯାହା ସିରାମିକ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଆଲୁମିନିୟମ ତରଳର ଓଦା ହେବା କ୍ଷମତାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରେ ଏବଂ ବନ୍ଧନ ହାସଲ କରିବା କଷ୍ଟକର କରିଥାଏ। ତେଣୁ, ବନ୍ଧନ ପୂର୍ବରୁ ଏହାକୁ ଅପସାରଣ କରିବାକୁ ପଡିବ କିମ୍ବା ଅମ୍ଳଜାନ-ମୁକ୍ତ ଅବସ୍ଥାରେ ବନ୍ଧନ କରାଯିବା ଉଚିତ। ପେଙ୍ଗ ରଙ୍ଗ ଏବଂ ଅନ୍ୟମାନେ [23,27] ଚାପ ଅଧୀନରେ Al2O3 ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ AlN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଶୁଦ୍ଧ ତରଳ ଆଲୁମିନିୟମ ବିସ୍ତାର କରିବା ପାଇଁ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ମୋଲ୍ଡ ଡାଇ-କାଷ୍ଟିଂ ପଦ୍ଧତି ଗ୍ରହଣ କରିଥିଲେ। Al2O3 ଫିଲ୍ମର ତରଳତା ଅଭାବରୁ, ଏହା ଛାଞ୍ଚ ଗହ୍ବରରେ ରହିଗଲା। ଥଣ୍ଡା ହେବା ପରେ, ଏକ ଭଲ ଭାବରେ ବନ୍ଧିତ DAB ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରାପ୍ତ ହେଲା।

ଡାଇରେକ୍ଟ ପ୍ଲେଟେଡ୍ କପର (DPC)

ପତଳା-ଫିଲ୍ମ ପଦ୍ଧତି ହେଉଛି ଏକ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଯାହା ମୁଖ୍ୟତଃ ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ​​(ଯେପରିକି ଭାକ୍ୟୁମ୍ ବାଷ୍ପୀକରଣ, ମ୍ୟାଗ୍ନେଟ୍ରନ୍ ସ୍ପଟରିଂ, ଇତ୍ୟାଦି) ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କୌଶଳ ବ୍ୟବହାର କରି ମାଟି ମାଟିର ପୃଷ୍ଠରେ ଏକ ଧାତୁ ସ୍ତର ଗଠନ କରେ, ଏବଂ ତା’ପରେ ମାସ୍କିଂ, ଏଚିଂ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କାର୍ଯ୍ୟ ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ ଧାତୁ ସର୍କିଟ୍ ସ୍ତର ଗଠନ କରେ। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ, ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ​​ହେଉଛି ସବୁଠାରୁ ସାଧାରଣ ପତଳା ଫିଲ୍ମ ନିର୍ମାଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା।