සෙරමික් උපස්ථර මතුපිට ලෝහකරණ පර්යේෂණයේ වත්මන් තත්ත්වය සහ ප්‍රවණතාවය

පසුසෙරමික්උපස්ථරය සින්ටර් කර සාදනු ලැබේ, එහි මතුපිට ලෝහකරණය කළ යුතු අතර, පසුව සෙරමික් උපස්ථරයේ විද්‍යුත් සම්බන්ධතා කාර්ය සාධනය ලබා ගැනීම සඳහා රූප හුවමාරුව හරහා මතුපිට රටාව සාදනු ලැබේ. සෙරමික් උපස්ථර නිෂ්පාදනය කිරීමේදී මතුපිට ලෝහකරණය තීරණාත්මක පියවරකි. මෙයට හේතුව ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සෙරමික් මතුපිටට ලෝහ තෙත් කිරීමේ හැකියාව ලෝහ සහ සෙරමික් අතර බන්ධන බලය තීරණය කිරීමයි. LED ඇසුරුම් ක්‍රියාකාරිත්වයේ ස්ථායිතාව සඳහා හොඳ බන්ධන බලය වැදගත් සහතිකයකි. වර්තමානයේ, සෙරමික් මතුපිටවල පොදු ලෝහකරණ ක්‍රම දළ වශයෙන් ආකාර කිහිපයකට වර්ගීකරණය කළ හැකිය, ඒවා අතර සම-දැවෙන ක්‍රම (HTCC සහ LTCC), ඝන පටල ක්‍රමය (TFC), සෘජු තඹ තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රමය (DBC), සෘජු ඇලුමිනියම් තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රමය (DBA) සහ තුනී පටල ක්‍රමය (DPC) ඇතුළත් වේ.

සම-වෙඩි තැබීමේ ක්‍රමය (HTCC/LTCC)

සම-වෙඩි තැබීමේ ක්‍රම දෙකක් තිබේ: එකක් ඉහළ-උෂ්ණත්ව සම-වෙඩි තැබීම (HTCC), අනෙක අඩු-උෂ්ණත්ව සම-වෙඩි තැබීම (LTCC). දෙකෙහිම ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහ මූලික වශයෙන් සමාන වේ. ප්‍රධාන නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහ අතරට පොහොර සකස් කිරීම, වාත්තු කිරීම සහ තීරු ජනනය කිරීම, හරිත සිරුරු වියළීම, සිදුරු හරහා විදීම, තිර මුද්‍රණය සහ සිදුරු පිරවීම, තිර මුද්‍රණ පරිපථ, ස්ථර කිරීම සහ සින්ටර් කිරීම සහ අවසාන පෙති කැපීම සහ අනෙකුත් පසු-ප්‍රතිකාර ක්‍රියාවලීන් ඇතුළත් වේ. ඇලුමිනා කුඩු කාබනික බන්ධක සමඟ මිශ්‍ර කර පොහොරක් සාදනු ලබන අතර, පසුව පොහොර සීරීමක් සහිත තහඩු වලට සකසනු ලැබේ. වියළීමෙන් පසු, සෙරමික් හරිත ශරීරයක් සාදනු ලැබේ [10]. ඉන්පසු, සැලසුම් අවශ්‍යතා අනුව, සිදුරු හරහා හරිත ශරීරය මත සකස් කර ලෝහ කුඩු වලින් පුරවනු ලැබේ. හරිත ශරීරයේ මතුපිට තිර මුද්‍රණ තාක්ෂණය මගින් රේඛා රටාවකින් ආලේප කර ඇත. අවසාන වශයෙන්, එක් එක් ස්ථරයේ හරිත සිරුරු ගොඩගැසී එකට තද කර, පසුව සින්ටර් කර සම-වෙඩි තැබීමේ උදුන තුළ සාදනු ලැබේ. සම-වෙඩි තැබීමේ ක්‍රම දෙකෙහි ක්‍රියාවලීන් දළ වශයෙන් සමාන වුවද, සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වයන් බෙහෙවින් වෙනස් වේ. HTCC සඳහා සම-ගිනිගැනීමේ උෂ්ණත්වය 1300 සිට 1600℃ දක්වා වන අතර, LTCC සඳහා සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය 850 සිට 900℃ දක්වා වේ. මෙම වෙනසට ප්‍රධාන හේතුව LTCC සින්ටර් කිරීමේ ස්ලරියේ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කළ හැකි වීදුරු ද්‍රව්‍ය අඩංගු වන අතර ඒවා HTCC සම-ගිනිගැනීමේ ස්ලරියේ නොමැත. වීදුරු ද්‍රව්‍යවලට සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කළ හැකි වුවද, ඒවා උපස්ථරයේ තාප සන්නායකතාවයේ සැලකිය යුතු අඩුවීමක් ඇති කරයි.

ඝන පටල සෙරමික් (TFC)

ඝන පටල ක්‍රමය යනු සන්නායක පේස්ට් තිර මුද්‍රණය මගින් සෙරමික් උපස්ථරයට සෘජුවම ආලේප කර, පසුව ඉහළ උෂ්ණත්ව සින්ටර් කිරීම හරහා ලෝහ ස්ථරය සෙරමික් උපස්ථරයට තදින් ඇලී ඇති නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියයි. ඝන පටල සන්නායක පොහොර තෝරා ගැනීම ඝන පටල ක්‍රියාවලිය තීරණය කිරීමේ ප්‍රධාන සාධකයකි. එය ක්‍රියාකාරී අවධියකින් (එනම්, අංශු ප්‍රමාණය 2μm ට අඩු ලෝහ කුඩු), බන්ධන අවධියකින් (බන්ධක) සහ කාබනික වාහකයකින් සමන්විත වේ. පොදු ලෝහ කුඩු අතර Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al සහ W ඇතුළත් වන අතර, ඒ අතර Ag, Ag/Pd සහ Cu පොහොර බහුලව දක්නට ලැබේ. බන්ධකය සාමාන්‍යයෙන් වීදුරු ද්‍රව්‍ය, ලෝහ ඔක්සයිඩ් හෝ දෙකෙහිම මිශ්‍රණයකි. එහි කාර්යය වන්නේ සෙරමික් සහ ලෝහය සම්බන්ධ කිරීම සහ ඝන පටල පොහොර මූලික පිඟන් මැටිවලට ඇලවීම තීරණය කිරීමයි. එය ඝන පටල පොහොර නිෂ්පාදනය සඳහා යතුරයි. කාබනික වාහකයේ ප්‍රධාන කාර්යය වන්නේ ක්‍රියාකාරී අවධිය සහ බන්ධන අවධිය විසුරුවා හැරීමයි, ඒ සමඟම ඝන පටල පොහොරවල යම් දුස්ස්රාවිතතාවයක් පවත්වා ගනිමින් පසුකාලීන තිර මුද්‍රණය සඳහා සූදානම් වීමයි. සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී එය ක්‍රමයෙන් වාෂ්ප වී යයි.

සෘජු බන්ධිත තඹ (DBC)

DBC යනු සෙරමික් මතුපිට (ප්‍රධාන වශයෙන් Al2O3 සහ AlN) තඹ තීරු බන්ධනය කිරීම සඳහා ලෝහකරණ ක්‍රමයකි. එය චිප් ඔන් බෝඩ් (COB) ඇසුරුම් තාක්ෂණයේ නැගීමත් සමඟ සංවර්ධනය කරන ලද නව ක්‍රියාවලියකි. මූලික මූලධර්මය වන්නේ Cu සහ සෙරමික් අතර ඔක්සිජන් මූලද්‍රව්‍ය හඳුන්වා දීම සහ පසුව 1065 සිට 1083℃ දක්වා Cu/O යුටෙක්ටික් ද්‍රව අවධියක් සෑදීමයි. මෙම අවධිය පසුව සෙරමික් අනුකෘතිය සහ තඹ තීරු සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර CuAlO2 හෝ Cu(AlO2)2 ජනනය කරන අතර අතරමැදි අවධියේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ තඹ තීරු අනුකෘතියට බන්ධනය වේ. Al N ඔක්සයිඩ් නොවන පිඟන් මැටිවලට අයත් වන බැවින්, එහි මතුපිට තඹ ආලේපනය සඳහා යතුර එහි මතුපිට Al2O3 සංක්‍රාන්ති තට්ටුවක් සෑදීම සහ සංක්‍රාන්ති ස්ථරයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ තඹ තීරු සහ පාදක පිඟන් මැටි අතර ඵලදායී බන්ධනයක් ලබා ගැනීමයි.

සෘජු ඇලුමිනියම් බන්ධිත (DAB)

සෘජු ඇලුමිනියම් ආලේපන ක්‍රමය, ඇලුමිනියම් සහ සෙරමික් ද්‍රව්‍ය ද්‍රව තත්වයේ ඇති හොඳ තෙත් කිරීමේ හැකියාවෙන් ප්‍රයෝජන ගනිමින්, දෙකෙහි බන්ධනය ලබා ගනී. උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 660 ට වඩා ඉහළ යන විට, ඝන ඇලුමිනියම් ද්‍රවීකරණය වේ. ද්‍රව ඇලුමිනියම් සෙරමික් මතුපිට තෙත් කළ පසු, උෂ්ණත්වය පහත වැටෙන විට, සෙරමික් මතුපිට ඇලුමිනියම් මගින් සපයන ස්ඵටික න්‍යෂ්ටීන් ස්ඵටිකීකරණය වී වර්ධනය වේ. කාමර උෂ්ණත්වයට සිසිල් කළ විට, දෙකෙහි සංයෝජනය සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ. ඇලුමිනියම්වල ඉහළ ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය හේතුවෙන්, ඇලුමිනියම් ද්‍රවයේ මතුපිට පවතින Al2O3 පටලයක් සෑදීමට ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ඔක්සිකරණයට ලක්වන අතර, සෙරමික් මතුපිට ඇලුමිනියම් ද්‍රවයේ තෙතමනය කිරීමේ හැකියාව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන අතර බන්ධනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම දුෂ්කර කරයි. එබැවින්, බන්ධනයට පෙර එය ඉවත් කළ යුතුය, නැතහොත් ඔක්සිජන් රහිත තත්වයන් යටතේ බන්ධනය සිදු කළ යුතුය. පෙන්ග් රොං සහ වෙනත් අය [23,27] පීඩනය යටතේ Al2O3 උපස්ථරයේ සහ AlN උපස්ථරයේ මතුපිට පිරිසිදු උණු කළ ඇලුමිනියම් පැතිරීම සඳහා ග්‍රැෆයිට් අච්චු ඩයි-කාස්ටිං ක්‍රමය අනුගමනය කළහ. Al2O3 පටලයේ ද්‍රවශීලතාවයක් නොමැතිකම නිසා එය අච්චු කුහරය තුළ පැවතුනි. සිසිලනයෙන් පසු හොඳින් බන්ධනය වූ DAB උපස්ථරයක් ලබා ගන්නා ලදී.

සෘජු ආලේපිත තඹ (DPC)

තුනී පටල ක්‍රමය යනු ප්‍රධාන වශයෙන් භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (රික්ත වාෂ්පීකරණය, මැග්නට්‍රෝන ඉසීම ආදිය) සහ අනෙකුත් ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කරමින් සෙරමික් මතුපිට ලෝහ තට්ටුවක් සාදන අතර පසුව ලෝහ පරිපථ තට්ටුවක් සෑදීම සඳහා ආවරණ, කැටයම් සහ වෙනත් මෙහෙයුම් භාවිතා කරයි. ඒ අතර, භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් වීම වඩාත් සුලභ තුනී පටල නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියයි.