ПослекерамикаПосле спекания и формирования подложки ее поверхность необходимо металлизировать, а затем с помощью переноса изображения создается поверхностный рисунок для обеспечения электрических соединений керамической подложки. Металлизация поверхности является важнейшим этапом в изготовлении керамических подложек. Это связано с тем, что способность металлов к смачиванию керамических поверхностей при высоких температурах определяет силу сцепления между металлами и керамикой. Хорошая сила сцепления является важной гарантией стабильности характеристик светодиодной упаковки. В настоящее время распространенные методы металлизации керамических поверхностей можно условно разделить на несколько видов, включая методы совместного выжигания (HTCC и LTCC), метод толстой пленки (TFC), метод прямого осаждения меди (DBC), метод прямого осаждения алюминия (DBA) и метод тонкой пленки (DPC).
Метод совместного обжига (HTCC/LTCC)
Существует два типа методов совместного обжига: высокотемпературный совместный обжиг (ВТСО) и низкотемпературный совместный обжиг (НТСО). Технологические процессы обоих методов в основном одинаковы. Основные технологические процессы производства включают приготовление суспензии, литье и формирование полос, сушку заготовок, сверление сквозных отверстий, трафаретную печать и заполнение отверстий, трафаретную печать схем, послойное нанесение и спекание, а также окончательную нарезку и другие процессы постобработки. Порошок оксида алюминия смешивается с органическими связующими для образования суспензии, а затем суспензия обрабатывается скребком в виде листов. После сушки формируется керамическая заготовка [10]. Затем, в соответствии с проектными требованиями, на заготовке обрабатываются сквозные отверстия и заполняются металлическим порошком. Поверхность заготовки покрывается линейным рисунком с помощью технологии трафаретной печати. Наконец, заготовки каждого слоя укладываются и прессуются вместе, а затем спекаются и формируются в печи для совместного обжига. Хотя процессы двух методов совместного обжига в целом одинаковы, температуры спекания значительно различаются. Температура совместного обжига для HTCC составляет от 1300 до 1600℃, тогда как температура спекания для LTCC — от 850 до 900℃. Основная причина этого различия заключается в том, что спекающая суспензия для LTCC содержит стекломатериалы, которые могут снизить температуру спекания, чего нет в суспензии для совместного обжига HTCC. Хотя стекломатериалы могут снизить температуру спекания, они приводят к значительному снижению теплопроводности подложки.
Толстопленочная керамика (ТПХ)
Метод толстопленочного нанесения относится к процессу производства, при котором проводящая паста наносится непосредственно на керамическую подложку методом трафаретной печати, а затем металлический слой прочно прикрепляется к керамической подложке посредством высокотемпературного спекания. Выбор суспензии для толстопленочного нанесения является ключевым фактором, определяющим процесс. Она состоит из функциональной фазы (т. е. металлического порошка с размером частиц менее 2 мкм), связующей фазы (связующего вещества) и органического носителя. К распространенным металлическим порошкам относятся Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al и W, среди которых наиболее распространены суспензии Ag, Ag/Pd и Cu. Связующее вещество обычно представляет собой стеклообразный материал, оксид металла или их смесь. Его функция заключается в соединении керамики и металла и определении адгезии суспензии для толстопленочного нанесения к основной керамике. Это ключевой момент в производстве суспензии для толстопленочного нанесения. Основная функция органического носителя заключается в диспергировании функциональной фазы и связующей фазы, а также в поддержании определенной вязкости густой пленочной суспензии для последующей трафаретной печати. В процессе спекания он постепенно испаряется.
Медь, соединенная прямым способом (DBC)
DBC — это метод металлизации, позволяющий наносить медную фольгу на керамические поверхности (в основном Al2O3 и AlN). Это новый процесс, разработанный с появлением технологии упаковки чипов на плате (COB). Основной принцип заключается во введении кислородсодержащих элементов между медью и керамикой, после чего при температуре от 1065 до 1083 ℃ образуется эвтектическая жидкая фаза Cu/O. Эта фаза затем реагирует с керамической матрицей и медной фольгой, образуя CuAlO2 или Cu(AlO2)2, и под действием промежуточной фазы медная фольга соединяется с матрицей. Поскольку AlN относится к неоксидной керамике, ключ к нанесению медного покрытия на его поверхность заключается в образовании переходного слоя Al2O3 и достижении эффективного соединения между медной фольгой и основной керамикой под действием этого переходного слоя.
Прямое алюминиевое соединение (DAB)
Метод прямого нанесения алюминиевого покрытия использует хорошую смачиваемость алюминия керамикой в жидком состоянии для достижения соединения двух материалов. При повышении температуры выше 660℃ твердый алюминий разжижается. После того, как жидкий алюминий смачивает поверхность керамики, при понижении температуры кристаллические зародыши, образованные алюминием на поверхности керамики, кристаллизуются и растут. При охлаждении до комнатной температуры происходит соединение двух материалов. Из-за высокой реакционной способности алюминия он склонен к окислению при высоких температурах с образованием пленки Al2O3, которая существует на поверхности жидкого алюминия, значительно снижая смачиваемость жидкого алюминия на поверхности керамики и затрудняя соединение. Поэтому ее необходимо удалить перед соединением, или соединение следует проводить в бескислородных условиях. Пэн Жун и др. [23,27] использовали метод литья под давлением в графитовую форму для нанесения чистого расплавленного алюминия на поверхности подложки из Al2O3 и подложки из AlN под давлением. Из-за недостаточной текучести пленки Al2O3 она оставалась в полости формы. После охлаждения была получена хорошо скрепленная подложка DAB.
Медное покрытие прямого нанесения покрытия (DPC)
Метод тонких пленок — это процесс, в основном использующий физическое осаждение из паровой фазы (например, вакуумное испарение, магнетронное распыление и т. д.) и другие методы для формирования металлического слоя на поверхности керамики, а затем с помощью маскирования, травления и других операций формируется металлический печатный слой. Среди них физическое осаждение из паровой фазы является наиболее распространенным процессом изготовления тонких пленок.
Дата публикации: 16 июля 2025 г.