సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలాలపై మెటలైజేషన్ పరిశోధన యొక్క ప్రస్తుత పరిస్థితి మరియు ధోరణి

తరువాతసిరామిక్సబ్‌స్ట్రేట్‌ను సింటరింగ్ చేసి, ఆకృతినిచ్చిన తర్వాత, దాని ఉపరితలాన్ని మెటలైజ్ చేయాలి. ఆపై, సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుత్ కనెక్షన్ పనితీరును సాధించడానికి ఇమేజ్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ద్వారా ఉపరితల నమూనాను తయారు చేస్తారు. సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల తయారీలో ఉపరితల మెటలైజేషన్ ఒక కీలకమైన దశ. ఎందుకంటే, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సిరామిక్ ఉపరితలాలకు లోహాలు తడిచే సామర్థ్యమే, లోహాలు మరియు సిరామిక్‌ల మధ్య బంధన శక్తిని నిర్ణయిస్తుంది. LED ప్యాకేజింగ్ పనితీరు యొక్క స్థిరత్వానికి మంచి బంధన శక్తి ఒక ముఖ్యమైన హామీ. ప్రస్తుతం, సిరామిక్ ఉపరితలాలపై సాధారణ మెటలైజేషన్ పద్ధతులను స్థూలంగా అనేక రూపాలుగా వర్గీకరించవచ్చు, వాటిలో కో-బర్నింగ్ పద్ధతులు (HTCC మరియు LTCC), థిక్ ఫిల్మ్ పద్ధతి (TFC), డైరెక్ట్ కాపర్ డిపోజిషన్ పద్ధతి (DBC), డైరెక్ట్ అల్యూమినియం డిపోజిషన్ పద్ధతి (DBA), మరియు థిన్ ఫిల్మ్ పద్ధతి (DPC) ఉన్నాయి.

సహ-కాల్పుల పద్ధతి (HTCC/LTCC)

సహ-దహన పద్ధతులు రెండు రకాలు: ఒకటి అధిక-ఉష్ణోగ్రత సహ-దహనం (HTCC), మరియు మరొకటి అల్ప-ఉష్ణోగ్రత సహ-దహనం (LTCC). రెండింటి ప్రక్రియ ప్రవాహాలు ప్రాథమికంగా ఒకే విధంగా ఉంటాయి. ప్రధాన ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ప్రవాహాలలో స్లర్రీ తయారీ, కాస్టింగ్ మరియు స్ట్రిప్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం, గ్రీన్ బాడీలను ఆరబెట్టడం, రంధ్రాలు వేయడం, స్క్రీన్ ప్రింటింగ్ మరియు రంధ్రాలను నింపడం, స్క్రీన్ ప్రింటింగ్ సర్క్యూట్లు, లేయరింగ్ మరియు సింటరింగ్, మరియు తుది స్లైసింగ్ మరియు ఇతర పోస్ట్-ట్రీట్‌మెంట్ ప్రక్రియలు ఉంటాయి. అల్యూమినా పొడిని ఆర్గానిక్ బైండర్‌లతో కలిపి స్లర్రీగా తయారు చేస్తారు, ఆపై ఆ స్లర్రీని స్క్రాపర్‌తో షీట్‌లుగా ప్రాసెస్ చేస్తారు. ఆరబెట్టిన తర్వాత, ఒక సిరామిక్ గ్రీన్ బాడీ ఏర్పడుతుంది [10]. అప్పుడు, డిజైన్ అవసరాలకు అనుగుణంగా, గ్రీన్ బాడీపై రంధ్రాలు చేసి, వాటిని మెటల్ పౌడర్‌తో నింపుతారు. గ్రీన్ బాడీ ఉపరితలంపై స్క్రీన్ ప్రింటింగ్ టెక్నాలజీ ద్వారా లైన్ ప్యాటర్న్‌తో పూత పూస్తారు. చివరగా, ప్రతి పొర యొక్క గ్రీన్ బాడీలను ఒకదానిపై ఒకటి పేర్చి, కలిపి నొక్కి, ఆపై సహ-దహన కొలిమిలో సింటరింగ్ చేసి ఆకృతిని ఇస్తారు. రెండు కో-ఫైరింగ్ పద్ధతుల ప్రక్రియలు దాదాపుగా ఒకేలా ఉన్నప్పటికీ, సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతలలో గణనీయమైన వ్యత్యాసం ఉంటుంది. HTCC కోసం కో-ఫైరింగ్ ఉష్ణోగ్రత 1300 నుండి 1600℃ ఉండగా, LTCC కోసం సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రత 850 నుండి 900℃ ఉంటుంది. ఈ వ్యత్యాసానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే, LTCC సింటరింగ్ స్లర్రీలో సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించగల గాజు పదార్థాలు ఉంటాయి, ఇవి HTCC కో-ఫైర్డ్ స్లర్రీలో ఉండవు. గాజు పదార్థాలు సింటరింగ్ ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించగలిగినప్పటికీ, అవి సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క ఉష్ణ వాహకతలో గణనీయమైన తగ్గుదలకు దారితీస్తాయి.

థిక్ ఫిల్మ్ సిరామిక్ (TFC)

థిక్ ఫిల్మ్ పద్ధతి అనేది ఒక తయారీ ప్రక్రియ, దీనిలో వాహక పేస్ట్‌ను స్క్రీన్ ప్రింటింగ్ ద్వారా నేరుగా సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై పూస్తారు, ఆ తర్వాత అధిక-ఉష్ణోగ్రత సింటరింగ్ ద్వారా లోహపు పొరను సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్‌కు గట్టిగా అంటిస్తారు. థిక్-ఫిల్మ్ ప్రక్రియను నిర్ధారించడంలో థిక్-ఫిల్మ్ కండక్టర్ స్లర్రీ ఎంపిక ఒక కీలకమైన అంశం. ఇది ఒక ఫంక్షనల్ ఫేజ్ (అంటే, 2μm కంటే తక్కువ కణ పరిమాణం గల లోహపు పొడి), ఒక బైండర్ ఫేజ్ (బైండర్), మరియు ఒక ఆర్గానిక్ క్యారియర్‌తో కూడి ఉంటుంది. సాధారణ లోహపు పొడులలో Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al మరియు W ఉన్నాయి, వీటిలో Ag, Ag/Pd మరియు Cu స్లర్రీలు అత్యంత సాధారణమైనవి. బైండర్ సాధారణంగా గాజు పదార్థం, మెటల్ ఆక్సైడ్ లేదా రెండింటి మిశ్రమంగా ఉంటుంది. సిరామిక్ మరియు లోహాన్ని అనుసంధానించడం మరియు బేస్ సిరామిక్‌కు థిక్ ఫిల్మ్ స్లర్రీ యొక్క సంశ్లేషణను నిర్ధారించడం దీని పని. ఇది థిక్ ఫిల్మ్ స్లర్రీ ఉత్పత్తికి కీలకం. తదుపరి స్క్రీన్ ప్రింటింగ్ కోసం సిద్ధం చేయడానికి, థిక్ ఫిల్మ్ స్లర్రీ యొక్క నిర్దిష్ట స్నిగ్ధతను నిర్వహిస్తూ, ఫంక్షనల్ ఫేజ్ మరియు బైండర్ ఫేజ్‌లను వ్యాప్తి చేయడమే ఆర్గానిక్ క్యారియర్ యొక్క ప్రధాన విధి. ఇది సింటరింగ్ ప్రక్రియ సమయంలో క్రమంగా ఆవిరైపోతుంది.

డైరెక్ట్ బాండెడ్ కాపర్ (DBC)

DBC అనేది సిరామిక్ ఉపరితలాలపై (ప్రధానంగా Al2O3 మరియు AlN) రాగి రేకును అంటించడానికి ఉపయోగించే ఒక లోహీకరణ పద్ధతి. ఇది చిప్ ఆన్ బోర్డ్ (COB) ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో పాటుగా వచ్చిన ఒక కొత్త ప్రక్రియ. దీని ప్రాథమిక సూత్రం ఏమిటంటే, రాగి (Cu) మరియు సిరామిక్‌ల మధ్య ఆక్సిజన్ మూలకాలను ప్రవేశపెట్టి, ఆ తర్వాత 1065 నుండి 1083℃ వద్ద Cu/O యూటెక్టిక్ ద్రవ దశను ఏర్పరచడం. ఈ దశ సిరామిక్ మాతృక మరియు రాగి రేకుతో చర్య జరిపి CuAlO2 లేదా Cu(AlO2)2 ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, మరియు ఈ మధ్యస్థ దశ చర్య వలన, రాగి రేకు మాతృకకు బంధించబడుతుంది. AlN ఆక్సైడ్-రహిత సిరామిక్‌లకు చెందినది కాబట్టి, దాని ఉపరితలంపై రాగి పూత వేయడంలో కీలకమైనది, దాని ఉపరితలంపై ఒక Al2O3 పరివర్తన పొరను ఏర్పరచడం, మరియు ఆ పరివర్తన పొర చర్య వలన రాగి రేకు మరియు ఆధార సిరామిక్ మధ్య సమర్థవంతమైన బంధాన్ని సాధించడం.

డైరెక్ట్ అల్యూమినియం బాండెడ్ (DAB)

ప్రత్యక్ష అల్యూమినియం పూత పద్ధతి, ద్రవ స్థితిలో ఉన్న సిరామిక్స్‌కు అల్యూమినియం యొక్క మంచి తడిసే గుణాన్ని ఉపయోగించుకుని, ఆ రెండింటి బంధాన్ని సాధిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత 660℃ కంటే పెరిగినప్పుడు, ఘన అల్యూమినియం ద్రవంగా మారుతుంది. ద్రవ అల్యూమినియం సిరామిక్ ఉపరితలాన్ని తడిపిన తర్వాత, ఉష్ణోగ్రత తగ్గేకొద్దీ, సిరామిక్ ఉపరితలంపై అల్యూమినియం అందించిన స్ఫటిక కేంద్రకాలు స్ఫటికీకరణ చెంది పెరుగుతాయి. గది ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబడినప్పుడు, ఆ రెండింటి కలయిక జరుగుతుంది. అల్యూమినియం యొక్క అధిక చర్యాశీలత కారణంగా, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సీకరణకు గురై, ద్రవ అల్యూమినియం ఉపరితలంపై Al2O3 పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది సిరామిక్ ఉపరితలంపై ద్రవ అల్యూమినియం యొక్క తడిసే గుణాన్ని గణనీయంగా తగ్గించి, బంధాన్ని సాధించడం కష్టతరం చేస్తుంది. అందువల్ల, బంధానికి ముందు దానిని తొలగించాలి లేదా ఆక్సిజన్ రహిత పరిస్థితులలో బంధాన్ని నిర్వహించాలి. పెంగ్ రోంగ్ మరియు ఇతరులు [23,27] గ్రాఫైట్ అచ్చు డై-కాస్టింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించి, పీడనం కింద Al2O3 సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు AlN సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలాలపై స్వచ్ఛమైన కరిగిన అల్యూమినియంను వ్యాప్తి చేశారు. Al2O3 ఫిల్మ్‌కు ద్రవత్వం లేకపోవడం వల్ల, అది అచ్చు కుహరంలోనే ఉండిపోయింది. చల్లారిన తర్వాత, చక్కగా అతుక్కొని ఉన్న DAB సబ్‌స్ట్రేట్ లభించింది.

డైరెక్ట్ ప్లేటెడ్ కాపర్ (DPC)

సన్నని పొర పద్ధతి అనేది ప్రధానంగా భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ (వాక్యూమ్ ఎవాపరేషన్, మాగ్నెట్రాన్ స్పట్టరింగ్ మొదలైనవి) మరియు ఇతర పద్ధతులను ఉపయోగించి సిరామిక్స్ ఉపరితలంపై లోహపు పొరను ఏర్పరచి, ఆపై మాస్కింగ్, ఎచింగ్ మరియు ఇతర చర్యల ద్వారా లోహపు సర్క్యూట్ పొరను ఏర్పరిచే ఒక ప్రక్రియ. వీటిలో, భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ అనేది అత్యంత సాధారణమైన సన్నని పొర తయారీ ప్రక్రియ.