سیرامک ​​سبسٹریٹ سطحوں پر میٹالائزیشن ریسرچ کی موجودہ صورتحال اور رجحان

کے بعدسیرامکسبسٹریٹ کو sintered اور بنایا جاتا ہے، اس کی سطح کو میٹالائز کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور پھر سیرامک ​​سبسٹریٹ کے برقی کنکشن کی کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے تصویر کی منتقلی کے ذریعے سطح کا نمونہ بنایا جاتا ہے۔ سیرامک ​​سبسٹریٹس کی تعمیر میں سطح کی دھات کاری ایک اہم قدم ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اعلی درجہ حرارت پر سیرامک ​​سطحوں پر دھاتوں کی گیلا کرنے کی صلاحیت دھاتوں اور سیرامکس کے درمیان تعلقات کی قوت کا تعین کرتی ہے۔ اچھی بانڈنگ فورس ایل ای ڈی پیکیجنگ کی کارکردگی کے استحکام کے لیے ایک اہم ضمانت ہے۔ فی الحال، سیرامک ​​سطحوں پر عام دھات کاری کے طریقوں کو تقریباً کئی شکلوں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے، بشمول کو-برننگ کے طریقے (HTCC اور LTCC)، موٹی فلم میتھڈ (TFC)، ڈائریکٹ کاپر ڈپازیشن میتھڈ (DBC)، ڈائریکٹ ایلومینیم ڈپوزیشن میتھڈ (DPC)۔

شریک فائرنگ کا طریقہ (HTCC/LTCC)

کو-فائرنگ کے طریقے دو قسم کے ہیں: ایک ہائی ٹمپریچر کو-فائرنگ (HTCC)، اور دوسرا کم ٹمپریچر کو-فائرنگ (LTCC)۔ دونوں کے عمل کا بہاؤ بنیادی طور پر ایک جیسا ہے۔ اہم پیداواری عمل کے بہاؤ میں سلری کی تیاری، کاسٹنگ اور جنریٹنگ سٹرپس، گرین باڈیز کو خشک کرنا، سوراخوں سے ڈرلنگ، اسکرین پرنٹنگ اور سوراخوں کو بھرنا، اسکرین پرنٹنگ سرکٹس، لیئرنگ اور سنٹرنگ، اور آخری سلائسنگ اور علاج کے بعد کے دیگر عمل شامل ہیں۔ ایلومینا پاؤڈر کو نامیاتی بائنڈر کے ساتھ ملا کر ایک گارا بنایا جاتا ہے، اور پھر اس گارے کو کھرچنے والے کے ساتھ چادروں میں پروسیس کیا جاتا ہے۔ خشک ہونے کے بعد، ایک سیرامک ​​گرین باڈی بنتی ہے [10]۔ پھر، ڈیزائن کی ضروریات کے مطابق، سوراخ کے ذریعے سبز جسم پر عملدرآمد کیا جاتا ہے اور دھاتی پاؤڈر سے بھرا جاتا ہے. گرین باڈی کی سطح اسکرین پرنٹنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے لائن پیٹرن کے ساتھ لیپت ہے۔ آخر میں، ہر پرت کے سبز جسموں کو اسٹیک کیا جاتا ہے اور ایک ساتھ دبایا جاتا ہے، اور پھر کو-فائرنگ بھٹی میں sintered اور تشکیل دیا جاتا ہے۔ اگرچہ دو مشترکہ فائرنگ کے طریقوں کے عمل تقریبا ایک جیسے ہیں، sintering درجہ حرارت بہت مختلف ہوتے ہیں. HTCC کے لیے کو-فائرنگ کا درجہ حرارت 1300 سے 1600℃ ہے، جبکہ LTCC کے لیے sintering کا درجہ حرارت 850 سے 900℃ ہے۔ اس فرق کی بنیادی وجہ اس حقیقت میں مضمر ہے کہ LTCC sintering slurry میں شیشے کا مواد ہوتا ہے جو sintering کے درجہ حرارت کو کم کر سکتا ہے، جو HTCC کو-فائرڈ سلوری میں موجود نہیں ہے۔ اگرچہ شیشے کے مواد sintering کے درجہ حرارت کو کم کر سکتے ہیں، وہ سبسٹریٹ کی تھرمل چالکتا میں نمایاں کمی کا باعث بنتے ہیں۔

موٹی فلم سیرامک ​​(TFC)

موٹی فلم کا طریقہ مینوفیکچرنگ کے عمل سے مراد ہے جس میں کنڈکٹیو پیسٹ کو سکرین پرنٹنگ کے ذریعے سیرامک ​​سبسٹریٹ پر براہ راست لیپت کیا جاتا ہے، اور پھر دھات کی تہہ کو اعلی درجہ حرارت کی سنٹرنگ کے ذریعے سیرامک ​​سبسٹریٹ پر مضبوطی سے لگا دیا جاتا ہے۔ موٹی فلم کنڈکٹر سلوری کا انتخاب موٹی فلم کے عمل کا تعین کرنے میں ایک اہم عنصر ہے۔ یہ ایک فنکشنل فیز (یعنی دھاتی پاؤڈر جس کا ذرہ سائز 2μm سے کم ہے)، بائنڈر فیز (بائنڈر) اور ایک نامیاتی کیریئر پر مشتمل ہے۔ عام دھاتی پاؤڈرز میں Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al اور W شامل ہیں جن میں Ag, Ag/Pd اور Cu سلوریاں سب سے عام ہیں۔ بائنڈر عام طور پر شیشے کا مواد، دھاتی آکسائیڈ یا دونوں کا مرکب ہوتا ہے۔ اس کا کام سیرامک ​​اور دھات کو جوڑنا اور بیس سیرامک ​​سے موٹی فلم سلوری کے آسنجن کا تعین کرنا ہے۔ یہ موٹی فلم سلوری کی پیداوار کی کلید ہے. نامیاتی کیریئر کا بنیادی کام فنکشنل فیز اور بائنڈر فیز کو منتشر کرنا ہے، جبکہ بعد میں آنے والی اسکرین پرنٹنگ کے لیے تیار کرنے کے لیے موٹی فلم سلوری کی ایک خاص چپچپا پن کو برقرار رکھنا ہے۔ یہ sintering کے عمل کے دوران آہستہ آہستہ اتار چڑھاؤ کرے گا۔

ڈائریکٹ بانڈڈ کاپر (DBC)

ڈی بی سی سیرامک ​​سطحوں (بنیادی طور پر Al2O3 اور AlN) پر تانبے کے ورق کو جوڑنے کے لیے دھات کاری کا طریقہ ہے۔ یہ ایک نیا عمل ہے جسے چپ آن بورڈ (COB) پیکیجنگ ٹیکنالوجی کے عروج کے ساتھ تیار کیا گیا ہے۔ بنیادی اصول یہ ہے کہ کیو اور سیرامکس کے درمیان آکسیجن عناصر کو متعارف کرایا جائے، اور پھر 1065 سے 1083℃ پر ایک Cu/O eutectic مائع مرحلہ تشکیل دیا جائے۔ یہ مرحلہ پھر سیرامک ​​میٹرکس اور تانبے کے ورق کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ CuAlO2 یا Cu(AlO2)2 پیدا ہو، اور درمیانی مرحلے کے عمل کے تحت، تانبے کے ورق کو میٹرکس سے جوڑ دیا جاتا ہے۔ چونکہ Al N کا تعلق نان آکسائیڈ سیرامکس سے ہے، اس لیے اس کی سطح پر تانبے کی کوٹنگ کی کلید اس کی سطح پر ایک Al2O3 ٹرانزیشن پرت بنانے میں ہے، اور ٹرانزیشن لیئر کے عمل کے تحت تانبے کے ورق اور بیس سیرامک ​​کے درمیان موثر بانڈنگ حاصل کرنا ہے۔

براہ راست ایلومینیم بانڈڈ (DAB)

براہ راست ایلومینیم کوٹنگ کا طریقہ دونوں کے بانڈنگ کو حاصل کرنے کے لئے مائع حالت میں ایلومینیم سے سیرامکس کی اچھی گیلی صلاحیت کا فائدہ اٹھاتا ہے۔ جب درجہ حرارت 660 ℃ سے اوپر بڑھتا ہے تو، ٹھوس ایلومینیم مائع ہوجاتا ہے۔ مائع ایلومینیم سیرامک ​​کی سطح کو گیلا کرنے کے بعد، جیسے جیسے درجہ حرارت گرتا ہے، سیرامک ​​سطح پر ایلومینیم کی طرف سے فراہم کردہ کرسٹل نیوکلی کرسٹلائز اور بڑھ جاتا ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر ٹھنڈا ہونے پر، دونوں کا امتزاج حاصل ہوتا ہے۔ ایلومینیم کی اعلی رد عمل کی وجہ سے، یہ ایلومینیم مائع کی سطح پر موجود ایک Al2O3 فلم بنانے کے لیے اعلی درجہ حرارت پر آکسیکرن کا شکار ہے، جس سے سیرامک ​​سطح پر ایلومینیم مائع کی گیلا پن کو نمایاں طور پر کم کیا جاتا ہے اور بانڈنگ کو حاصل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ لہٰذا، بانڈنگ سے پہلے اسے ہٹا دینا چاہیے یا بانڈنگ کو آکسیجن سے پاک حالات میں کیا جانا چاہیے۔ پینگ رونگ وغیرہ۔ دباؤ میں Al2O3 سبسٹریٹ اور AlN سبسٹریٹ کی سطحوں پر خالص پگھلے ہوئے ایلومینیم کو پھیلانے کے لیے گریفائٹ مولڈ ڈائی کاسٹنگ کا طریقہ اپنایا۔ Al2O3 فلم کی روانی کی کمی کی وجہ سے، یہ مولڈ گہا میں ہی رہا۔ ٹھنڈا ہونے کے بعد، ایک اچھی طرح سے بندھا ہوا DAB سبسٹریٹ حاصل کیا گیا۔

براہ راست چڑھایا کاپر (DPC)

پتلی فلم کا طریقہ ایک ایسا عمل ہے جو بنیادی طور پر جسمانی بخارات کو جمع کرنے (جیسے ویکیوم بخارات، میگنیٹران سپٹرنگ، وغیرہ) اور دیگر تکنیکوں کو سیرامکس کی سطح پر دھاتی تہہ بنانے کے لیے استعمال کرتا ہے، اور پھر دھاتی سرکٹ کی تہہ بنانے کے لیے ماسکنگ، اینچنگ اور دیگر آپریشنز کا استعمال کرتا ہے۔ ان میں سے، جسمانی بخارات کا ذخیرہ سب سے عام پتلی فلم کی تیاری کا عمل ہے۔