Після того, яккерамічнийПідкладка спікається та формується, її поверхня потребує металізації, а потім на поверхню наноситься візерунок шляхом перенесення зображення, щоб досягти електричних характеристик з'єднання керамічної підкладки. Металізація поверхні є вирішальним кроком у виготовленні керамічних підкладок. Це пояснюється тим, що змочувальна здатність металів до керамічних поверхонь за високих температур визначає силу з'єднання між металами та керамікою. Хороша сила з'єднання є важливою гарантією стабільності характеристик корпусу світлодіодів. Наразі поширені методи металізації керамічних поверхонь можна умовно класифікувати на кілька видів, включаючи методи спільного випалювання (HTCC та LTCC), метод товстої плівки (TFC), метод прямого осадження міді (DBC), метод прямого осадження алюмінію (DBA) та метод тонкої плівки (DPC).
Метод спільного спалювання (HTCC/LTCC)
Існує два типи методів спільного випалювання: один - високотемпературне спільне випалювання (HTCC), а інший - низькотемпературне спільне випалювання (LTCC). Технологічні процеси обох методів в основному однакові. Основні виробничі процеси включають підготовку шламу, лиття та виготовлення смуг, сушіння заготовок, свердління наскрізних отворів, трафаретний друк та заповнення отворів, схеми трафаретного друку, нашарування та спікання, а також остаточне нарізання та інші процеси подальшої обробки. Порошок глинозему змішується з органічними зв'язуючими речовинами для утворення шламу, а потім шлам обробляється в листи за допомогою скребка. Після сушіння формується керамічне заготовка [10]. Потім, відповідно до вимог проекту, наскрізні отвори обробляються на заготовці та заповнюються металевим порошком. Поверхня заготовки покривається лінійним візерунком за допомогою технології трафаретного друку. Нарешті, заготовки кожного шару складаються та пресуються разом, а потім спікаються та формуються в печі для спільного випалювання. Хоча процеси двох методів спільного випалювання приблизно однакові, температури спікання значно відрізняються. Температура спільного випалювання для високоміцного сталевого кільцевого перекриття (HTCC) становить від 1300 до 1600 ℃, тоді як температура спікання для довгострокового сталевого перекриття (LTCC) становить від 850 до 900 ℃. Основна причина цієї різниці полягає в тому, що суспензія для спікання LTCC містить скляні матеріали, які можуть знижувати температуру спікання, яких немає в суспензії для спільного випалювання HTCC. Хоча скляні матеріали можуть знижувати температуру спікання, вони призводять до значного зниження теплопровідності підкладки.
Товстоплівкова кераміка (TFC)
Товстоплівковий метод стосується виробничого процесу, в якому провідна паста наноситься безпосередньо на керамічну підкладку за допомогою трафаретного друку, а потім металевий шар міцно приклеюється до керамічної підкладки шляхом високотемпературного спікання. Вибір товстоплівкової провідної суспензії є ключовим фактором у визначенні процесу товстоплівкового виробництва. Вона складається з функціональної фази (тобто металевого порошку з розміром частинок менше 2 мкм), сполучної фази (зв'язуючого агента) та органічного носія. Поширені металеві порошки включають Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al та W, серед яких найпоширенішими є суспензії Ag, Ag/Pd та Cu. Сполучною речовиною зазвичай є скло, оксид металу або їх суміш. Його функція полягає у з'єднанні кераміки та металу та визначенні адгезії товстоплівкової суспензії до основної кераміки. Це ключ до виробництва товстоплівкової суспензії. Основна функція органічного носія полягає в диспергуванні функціональної фази та фази сполучної речовини, підтримуючи при цьому певну в'язкість товстої плівкової суспензії для підготовки до подальшого трафаретного друку. Вона поступово випаровуватиметься під час процесу спікання.
Мідь прямого з'єднання (DBC)
DBC – це метод металізації для склеювання мідної фольги з керамічними поверхнями (головним чином Al2O3 та AlN). Це новий процес, розроблений з розвитком технології корпусування мікросхем на платі (COB). Основний принцип полягає у введенні кисневих елементів між Cu та керамікою, а потім утворенні евтектичної рідкої фази Cu/O при температурі від 1065 до 1083 ℃. Ця фаза потім реагує з керамічною матрицею та мідною фольгою, утворюючи CuAlO2 або Cu(AlO2)2, і під дією проміжної фази мідна фольга з'єднується з матрицею. Оскільки AlN належить до неоксидної кераміки, ключем до мідного покриття на його поверхні є формування перехідного шару Al2O3 на її поверхні та досягнення ефективного з'єднання між мідною фольгою та базовою керамікою під дією перехідного шару.
Пряме алюмінієве скріплення (DAB)
Метод прямого алюмінієвого покриття використовує добру змочуваність алюмінію керамікою в рідкому стані для досягнення їхнього зчеплення. Коли температура піднімається вище 660℃, твердий алюміній розріджується. Після того, як рідкий алюміній змочує керамічну поверхню, при зниженні температури кристалічні зародки, що утворюються алюмінієм на керамічній поверхні, кристалізуються та ростуть. При охолодженні до кімнатної температури досягається поєднання цих двох факторів. Через високу реакційну здатність алюмінію він схильний до окислення за високих температур, утворюючи плівку Al2O3, яка існує на поверхні рідкого алюмінію, що значно знижує змочуваність рідкого алюмінію на керамічній поверхні та ускладнює досягнення зчеплення. Тому її необхідно видалити перед склеюванням або ж склеювання слід проводити в безкисневих умовах. Пен Ронг та ін. [23,27] застосували метод лиття під тиском у графітові форми для розподілу чистого розплавленого алюмінію на поверхнях підкладки Al2O3 та підкладки AlN під тиском. Через відсутність плинності плівки Al2O3 вона залишалася в порожнині форми. Після охолодження було отримано добре зв'язану підкладку DAB.
Пряме покриття міддю (DPC)
Метод тонкоплівкового покриття – це процес, який переважно використовує фізичне осадження з парової фази (таке як вакуумне випаровування, магнетронне розпилення тощо) та інші методи для формування металевого шару на поверхні кераміки, а потім використовує маскування, травлення та інші операції для формування шару металевої схеми. Серед них фізичне осадження з парової фази є найпоширенішим процесом виробництва тонких плівок.
Час публікації: 16 липня 2025 р.