Sau đógốm sứSau khi nung kết và tạo hình, bề mặt của chất nền cần được mạ kim loại, và sau đó tạo hình bề mặt thông qua quá trình chuyển ảnh để đạt được hiệu suất kết nối điện của chất nền gốm. Mạ kim loại bề mặt là một bước quan trọng trong quá trình chế tạo chất nền gốm. Điều này là do khả năng làm ướt của kim loại lên bề mặt gốm ở nhiệt độ cao quyết định lực liên kết giữa kim loại và gốm. Lực liên kết tốt là một sự đảm bảo quan trọng cho sự ổn định của hiệu suất đóng gói LED. Hiện nay, các phương pháp mạ kim loại phổ biến trên bề mặt gốm có thể được phân loại một cách khái quát thành một số dạng, bao gồm các phương pháp nung đồng thời (HTCC và LTCC), phương pháp màng dày (TFC), phương pháp lắng đọng đồng trực tiếp (DBC), phương pháp lắng đọng nhôm trực tiếp (DBA) và phương pháp màng mỏng (DPC).
Phương pháp đốt đồng thời (HTCC/LTCC)
Có hai loại phương pháp nung đồng thời: một là nung đồng thời ở nhiệt độ cao (HTCC), và loại kia là nung đồng thời ở nhiệt độ thấp (LTCC). Về cơ bản, quy trình của cả hai đều giống nhau. Các quy trình sản xuất chính bao gồm chuẩn bị hỗn hợp lỏng, đúc và tạo dải, sấy khô phôi thô, khoan lỗ xuyên, in lưới và lấp đầy lỗ, in lưới tạo mạch, xếp lớp và thiêu kết, và cắt lát cuối cùng cùng các quy trình xử lý sau khác. Bột alumina được trộn với chất kết dính hữu cơ để tạo thành hỗn hợp lỏng, sau đó hỗn hợp lỏng được xử lý thành tấm bằng máy cạo. Sau khi sấy khô, một phôi gốm thô được hình thành [10]. Sau đó, theo yêu cầu thiết kế, các lỗ xuyên được xử lý trên phôi thô và được lấp đầy bằng bột kim loại. Bề mặt của phôi thô được phủ một lớp hoa văn bằng công nghệ in lưới. Cuối cùng, các phôi thô của mỗi lớp được xếp chồng lên nhau và ép chặt, sau đó được thiêu kết và tạo hình trong lò nung đồng thời. Mặc dù quy trình của hai phương pháp nung kết đồng thời về cơ bản là giống nhau, nhưng nhiệt độ thiêu kết lại khác nhau rất nhiều. Nhiệt độ nung kết đồng thời đối với HTCC là từ 1300 đến 1600℃, trong khi nhiệt độ thiêu kết đối với LTCC là từ 850 đến 900℃. Lý do chính của sự khác biệt này nằm ở chỗ hỗn hợp thiêu kết LTCC chứa các vật liệu thủy tinh có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết, những vật liệu này không có trong hỗn hợp nung kết đồng thời HTCC. Mặc dù các vật liệu thủy tinh có thể làm giảm nhiệt độ thiêu kết, nhưng chúng lại dẫn đến sự giảm đáng kể độ dẫn nhiệt của chất nền.
Gốm màng dày (TFC)
Phương pháp màng dày đề cập đến quy trình sản xuất trong đó chất dẫn điện được phủ trực tiếp lên chất nền gốm bằng phương pháp in lưới, sau đó lớp kim loại được bám chắc vào chất nền gốm thông qua quá trình thiêu kết ở nhiệt độ cao. Việc lựa chọn hỗn hợp dẫn điện màng dày là yếu tố then chốt quyết định quy trình màng dày. Hỗn hợp này bao gồm pha chức năng (tức là bột kim loại có kích thước hạt nhỏ hơn 2μm), pha liên kết (chất kết dính) và chất mang hữu cơ. Các loại bột kim loại phổ biến bao gồm Au, Pt, Au/Pt, Au/Pd, Ag, Ag/Pt, Ag/Pd, Cu, Ni, Al và W, trong đó hỗn hợp Ag, Ag/Pd và Cu là phổ biến nhất. Chất kết dính thường là vật liệu thủy tinh, oxit kim loại hoặc hỗn hợp của cả hai. Chức năng của nó là liên kết gốm và kim loại, đồng thời quyết định độ bám dính của hỗn hợp màng dày với chất nền gốm. Đây là yếu tố quan trọng trong sản xuất hỗn hợp màng dày. Chức năng chính của chất mang hữu cơ là phân tán pha chức năng và pha chất kết dính, đồng thời duy trì độ nhớt nhất định của hỗn hợp màng dày để chuẩn bị cho quá trình in lụa tiếp theo. Nó sẽ bay hơi dần trong quá trình nung kết.
Đồng liên kết trực tiếp (DBC)
DBC là một phương pháp mạ kim loại dùng để liên kết lá đồng trên bề mặt gốm (chủ yếu là Al2O3 và AlN). Đây là một quy trình mới được phát triển cùng với sự ra đời của công nghệ đóng gói chip trên bo mạch (COB). Nguyên tắc cơ bản là đưa các nguyên tố oxy vào giữa đồng và gốm, sau đó tạo thành pha lỏng eutectic Cu/O ở nhiệt độ từ 1065 đến 1083℃. Pha này sau đó phản ứng với ma trận gốm và lá đồng để tạo ra CuAlO2 hoặc Cu(AlO2)2, và dưới tác dụng của pha trung gian, lá đồng được liên kết với ma trận. Vì AlN thuộc loại gốm phi oxit, chìa khóa để phủ đồng lên bề mặt của nó nằm ở việc tạo thành lớp chuyển tiếp Al2O3 trên bề mặt và đạt được sự liên kết hiệu quả giữa lá đồng và gốm nền dưới tác dụng của lớp chuyển tiếp này.
Liên kết nhôm trực tiếp (DAB)
Phương pháp phủ nhôm trực tiếp tận dụng khả năng thấm ướt tốt của nhôm với gốm ở trạng thái lỏng để đạt được sự liên kết giữa hai chất. Khi nhiệt độ tăng lên trên 660℃, nhôm rắn sẽ hóa lỏng. Sau khi nhôm lỏng thấm ướt bề mặt gốm, khi nhiệt độ giảm xuống, các hạt nhân tinh thể do nhôm cung cấp trên bề mặt gốm sẽ kết tinh và phát triển. Khi được làm nguội đến nhiệt độ phòng, sự kết hợp của hai chất được thực hiện. Do tính phản ứng cao của nhôm, nó dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao để tạo thành một lớp màng Al2O3 tồn tại trên bề mặt nhôm lỏng, làm giảm đáng kể khả năng thấm ướt của nhôm lỏng trên bề mặt gốm và khiến việc liên kết trở nên khó khăn. Do đó, nó phải được loại bỏ trước khi liên kết hoặc việc liên kết phải được thực hiện trong điều kiện không có oxy. Peng Rong và cộng sự [23,27] đã áp dụng phương pháp đúc khuôn bằng than chì để trải nhôm nóng chảy nguyên chất lên bề mặt chất nền Al2O3 và chất nền AlN dưới áp suất. Do màng Al2O3 thiếu tính lưu động, nó vẫn còn trong khoang khuôn. Sau khi làm nguội, thu được chất nền DAB liên kết tốt.
Đồng mạ trực tiếp (DPC)
Phương pháp màng mỏng là một quy trình chủ yếu sử dụng phương pháp lắng đọng hơi vật lý (như bay hơi chân không, phún xạ magnetron, v.v.) và các kỹ thuật khác để tạo thành một lớp kim loại trên bề mặt gốm, sau đó sử dụng các thao tác như che phủ, khắc và các thao tác khác để tạo thành một lớp mạch kim loại. Trong đó, lắng đọng hơi vật lý là quy trình sản xuất màng mỏng phổ biến nhất.
Thời gian đăng bài: 16/07/2025