PokeramickýSubstrát sa speká a tvaruje, jeho povrch je potrebné metalizovať a potom sa prenosom obrazu vytvorí povrchový vzor, aby sa dosiahol elektrický spojovací výkon keramického substrátu. Metalizácia povrchu je kľúčovým krokom pri výrobe keramických substrátov. Je to preto, že zmáčavosť kovov na keramické povrchy pri vysokých teplotách určuje spojovaciu silu medzi kovmi a keramikou. Dobrá spojovacia sila je dôležitou zárukou stability výkonu LED puzdra. V súčasnosti možno bežné metódy metalizácie keramických povrchov zhruba rozdeliť do niekoľkých foriem, vrátane metód spoločného spaľovania (HTCC a LTCC), metódy hrubej vrstvy (TFC), metódy priameho nanášania medi (DBC), metódy priameho nanášania hliníka (DBA) a metódy tenkej vrstvy (DPC).
Metóda spoločného spaľovania (HTCC/LTCC)
Existujú dva typy metód spoločného vypaľovania: jednou je vysokoteplotné spoločné vypaľovanie (HTCC) a druhou je nízkoteplotné spoločné vypaľovanie (LTCC). Procesné postupy oboch sú v podstate rovnaké. Hlavné procesné postupy zahŕňajú prípravu suspenzie, odlievanie a výrobu pásov, sušenie surových telies, vŕtanie priechodných otvorov, sieťotlač a vyplnenie otvorov, sieťotlačové obvody, vrstvenie a spekanie a konečné krájanie a ďalšie procesy následnej úpravy. Prášok oxidu hlinitého sa zmieša s organickými spojivami za vzniku suspenzie a potom sa suspenzia spracuje na plechy pomocou škrabky. Po vysušení sa vytvorí keramické surové teleso [10]. Potom sa podľa konštrukčných požiadaviek na surovom telese spracujú priechodné otvory a vyplnia sa kovovým práškom. Povrch surového telesa sa potiahne sieťotlačou technológiou čiarového vzoru. Nakoniec sa surové telesá každej vrstvy naskladajú a zlisujú a potom sa spekajú a tvarujú v peci na spoločné vypaľovanie. Hoci procesy oboch metód spoločného vypaľovania sú zhruba rovnaké, teploty spekania sa značne líšia. Teplota spoločného pálenia pre HTCC je 1300 až 1600 ℃, zatiaľ čo teplota spekania pre LTCC je 850 až 900 ℃. Hlavný dôvod tohto rozdielu spočíva v tom, že spekacia suspenzia LTCC obsahuje sklenené materiály, ktoré môžu znižovať teplotu spekania, pričom tieto materiály nie sú prítomné v spekanej suspenzii HTCC. Hoci sklenené materiály môžu znižovať teplotu spekania, vedú k výraznému zníženiu tepelnej vodivosti substrátu.
Hrubovrstvová keramická (TFC)
Metóda hrubej vrstvy sa vzťahuje na výrobný proces, pri ktorom sa vodivá pasta nanáša priamo na keramický substrát sieťotlačou a potom sa kovová vrstva pevne prilepí na keramický substrát spekaním pri vysokej teplote. Výber vodivej suspenzie hrubej vrstvy je kľúčovým faktorom pri určovaní procesu hrubej vrstvy. Skladá sa z funkčnej fázy (t. j. kovového prášku s veľkosťou častíc menšou ako 2 μm), spojivovej fázy (spojiva) a organického nosiča. Medzi bežné kovové prášky patria Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al a W, medzi ktorými sú najbežnejšie suspenzie Ag, Ag/Pd a Cu. Spojivom je vo všeobecnosti sklo, oxid kovu alebo zmes oboch. Jeho funkciou je spojiť keramiku a kov a určiť priľnavosť suspenzie hrubej vrstvy k základnej keramike. Je kľúčom k výrobe suspenzie hrubej vrstvy. Hlavnou funkciou organického nosiča je dispergovať funkčnú fázu a spojivovú fázu a zároveň udržiavať určitú viskozitu hustej vrstvy suspenzie, aby sa pripravila na následnú sieťotlač. Počas procesu spekania sa postupne odparuje.
Priamo viazaná meď (DBC)
DBC je metalizačná metóda na lepenie medenej fólie na keramické povrchy (najmä Al2O3 a AlN). Ide o nový proces vyvinutý s nástupom technológie balenia čipov na doske (COB). Základným princípom je zavedenie kyslíkových prvkov medzi Cu a keramiku a následné vytvorenie eutektickej kvapalnej fázy Cu/O pri teplote 1065 až 1083 ℃. Táto fáza potom reaguje s keramickou matricou a medenou fóliou za vzniku CuAlO2 alebo Cu(AlO2)2 a pôsobením medzifázy sa medená fólia spojí s matricou. Keďže AlN patrí medzi neoxidové keramiky, kľúčom k medenému povlaku na jeho povrchu je vytvorenie prechodnej vrstvy Al2O3 na jeho povrchu a dosiahnutie účinného spojenia medzi medenou fóliou a základnou keramikou pôsobením prechodnej vrstvy.
Priame spojenie hliníka (DAB)
Metóda priameho nanášania hliníka využíva dobrú zmáčateľnosť hliníka na keramiku v kvapalnom stave na dosiahnutie ich spojenia. Keď teplota stúpne nad 660 ℃, pevný hliník skvapalňuje. Po zmáčaní keramického povrchu kvapalným hliníkom a poklese teploty kryštalické jadrá tvorené hliníkom na keramickom povrchu kryštalizujú a rastú. Po ochladení na izbovú teplotu sa dosiahne spojenie oboch. Vzhľadom na vysokú reaktivitu hliníka je pri vysokých teplotách náchylný na oxidáciu a vytvára film Al2O3, ktorý sa nachádza na povrchu tekutého hliníka, čo výrazne znižuje zmáčateľnosť tekutého hliníka na keramickom povrchu a sťažuje dosiahnutie spojenia. Preto sa musí pred spájaním odstrániť alebo by sa spájanie malo vykonávať v bezkyslíkových podmienkach. Peng Rong a kol. [23,27] použili metódu tlakového liatia grafitových foriem na nanášanie čistého roztaveného hliníka na povrchy substrátu Al2O3 a substrátu AlN pod tlakom. Vzhľadom na nedostatočnú tekutosť filmu Al2O3 zostáva tento film v dutine formy. Po ochladení sa získal dobre spojený DAB substrát.
Priame pokovovanie medi (DPC)
Metóda tenkých vrstiev je proces, ktorý využíva hlavne fyzikálne nanášanie pár (ako je vákuové odparovanie, magnetrónové naprašovanie atď.) a ďalšie techniky na vytvorenie kovovej vrstvy na povrchu keramiky a následne sa pomocou maskovania, leptania a iných operácií vytvorí kovová vrstva obvodu. Fyzikálne nanášanie pár je medzi nimi najbežnejším procesom výroby tenkých vrstiev.
Čas uverejnenia: 16. júla 2025