Depois docerâmicaO substrato é sinterizado e moldado, sua superfície precisa ser metalizada e, em seguida, o padrão da superfície é criado por meio de transferência de imagem para atingir o desempenho de conexão elétrica do substrato cerâmico. A metalização da superfície é uma etapa crucial na fabricação de substratos cerâmicos. Isso ocorre porque a capacidade de molhamento dos metais em superfícies cerâmicas em altas temperaturas determina a força de ligação entre metais e cerâmica. Uma boa força de ligação é uma garantia importante para a estabilidade do desempenho da embalagem do LED. Atualmente, os métodos comuns de metalização em superfícies cerâmicas podem ser classificados em várias formas, incluindo métodos de co-queima (HTCC e LTCC), método de filme espesso (TFC), método de deposição direta de cobre (DBC), método de deposição direta de alumínio (DBA) e método de filme fino (DPC).
Método de co-disparo (HTCC/LTCC)
Existem dois tipos de métodos de co-queima: um é a co-queima em alta temperatura (HTCC) e o outro é a co-queima em baixa temperatura (LTCC). Os fluxos de processo de ambos são basicamente os mesmos. Os principais fluxos do processo de produção incluem preparação da pasta, fundição e geração de tiras, secagem dos corpos verdes, perfuração de furos passantes, serigrafia e preenchimento de furos, serigrafia de circuitos, estratificação e sinterização, e o corte final e outros processos de pós-tratamento. O pó de alumina é misturado com ligantes orgânicos para formar uma pasta, e então a pasta é processada em lâminas com um raspador. Após a secagem, um corpo verde cerâmico é formado [10]. Em seguida, de acordo com os requisitos do projeto, furos passantes são processados no corpo verde e preenchidos com pó metálico. A superfície do corpo verde é revestida com um padrão de linhas por meio da tecnologia de serigrafia. Finalmente, os corpos verdes de cada camada são empilhados e prensados juntos, e então sinterizados e formados no forno de co-queima. Embora os processos dos dois métodos de co-queima sejam basicamente os mesmos, as temperaturas de sinterização variam bastante. A temperatura de co-queima para HTCC é de 1300 a 1600 °C, enquanto a temperatura de sinterização para LTCC é de 850 a 900 °C. A principal razão para essa diferença reside no fato de que a pasta de sinterização LTCC contém materiais vítreos que podem reduzir a temperatura de sinterização, os quais não estão presentes na pasta de co-queima HTCC. Embora os materiais vítreos possam reduzir a temperatura de sinterização, eles levam a uma diminuição significativa na condutividade térmica do substrato.
Cerâmica de Película Espessa (TFC)
O método de filme espesso refere-se ao processo de fabricação no qual a pasta condutora é aplicada diretamente sobre o substrato cerâmico por serigrafia, e então a camada metálica é firmemente aderida ao substrato cerâmico por meio de sinterização em alta temperatura. A seleção da pasta condutora para filme espesso é um fator chave para o sucesso do processo. Ela é composta por uma fase funcional (ou seja, pó metálico com tamanho de partícula inferior a 2 μm), uma fase ligante e um suporte orgânico. Os pós metálicos comuns incluem Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al e W, sendo as pastas de Ag, Ag/Pd e Cu as mais comuns. O ligante geralmente é um material vítreo, óxido metálico ou uma mistura de ambos. Sua função é conectar a cerâmica ao metal e determinar a adesão da pasta condutora ao substrato cerâmico. É fundamental para a produção da pasta condutora para filme espesso. A principal função do suporte orgânico é dispersar a fase funcional e a fase ligante, mantendo ao mesmo tempo uma certa viscosidade da pasta de filme espesso para prepará-la para a subsequente impressão serigráfica. Ele irá volatilizar-se gradualmente durante o processo de sinterização.
Cobre ligado diretamente (DBC)
A técnica DBC (Deposição de Camada de Cobre) é um método de metalização para unir folhas de cobre em superfícies cerâmicas (principalmente Al₂O₃ e AlN). Trata-se de um processo recente desenvolvido com o avanço da tecnologia de encapsulamento chip-on-board (COB). O princípio básico consiste na introdução de oxigênio entre o cobre e a cerâmica, formando uma fase líquida eutética Cu/O a uma temperatura entre 1065 e 1083 °C. Essa fase reage com a matriz cerâmica e a folha de cobre, gerando CuAlO₂ ou Cu(AlO₂)₂, e sob a ação dessa fase intermediária, a folha de cobre é unida à matriz. Como o Al₂N pertence à classe das cerâmicas não óxidas, a chave para o revestimento de cobre em sua superfície reside na formação de uma camada de transição de Al₂O₃ e na obtenção de uma adesão eficaz entre a folha de cobre e a cerâmica base sob a ação dessa camada de transição.
Ligação direta de alumínio (DAB)
O método de revestimento direto com alumínio aproveita a boa molhabilidade do alumínio em cerâmica no estado líquido para obter a adesão entre os dois. Quando a temperatura sobe acima de 660 °C, o alumínio sólido se liquefaz. Após o alumínio líquido molhar a superfície da cerâmica, à medida que a temperatura cai, os núcleos de cristalização fornecidos pelo alumínio na superfície da cerâmica cristalizam e crescem. Ao resfriar até a temperatura ambiente, a combinação dos dois é alcançada. Devido à alta reatividade do alumínio, ele é propenso à oxidação em altas temperaturas, formando uma película de Al₂O₃ que existe na superfície do alumínio líquido, reduzindo significativamente a molhabilidade do alumínio líquido na superfície da cerâmica e dificultando a adesão. Portanto, essa película deve ser removida antes da adesão, ou a adesão deve ser realizada em condições livres de oxigênio. Peng Rong et al. [23,27] adotaram o método de fundição sob pressão em molde de grafite para espalhar alumínio fundido puro nas superfícies de substratos de Al₂O₃ e AlN. Devido à falta de fluidez do filme de Al2O3, ele permaneceu na cavidade do molde. Após o resfriamento, obteve-se um substrato DAB bem aderido.
Cobre revestido diretamente (DPC)
O método de deposição de filmes finos é um processo que utiliza principalmente deposição física de vapor (como evaporação a vácuo, pulverização catódica por magnetron, etc.) e outras técnicas para formar uma camada metálica na superfície da cerâmica, e posteriormente utiliza mascaramento, corrosão e outras operações para formar uma camada de circuito metálico. Dentre esses processos, a deposição física de vapor é o mais comum para a fabricação de filmes finos.
Data da publicação: 16 de julho de 2025