Technologia przygotowania podłoża ceramicznego
Zgodnie z różnymi zasadami i procesami przygotowania płaskie podłoża ceramiczne można podzielić na cienkowarstwowe podłoża ceramiczne (TFC), grubowarstwowe drukowane podłoża ceramiczne (TPC), bezpośrednio wiązane podłoża ceramiczne miedziane (DBC), podłoża ceramiczne spawane z aktywnym metalem (AMB), bezpośrednie powlekanie galwaniczne Podłoże ceramiczne z miedzi (DPC) i aktywowane laserowo podłoże ceramiczne z metalu (LAM) itp.
1. Cienkowarstwowe podłoże ceramiczne (TFC)
TFC wykorzystuje procesy cienkowarstwowe, takie jak rozpylanie magnetronowe, odparowywanie próżniowe i osadzanie elektrochemiczne, aby utworzyć warstwy metalu na powierzchni podłoży ceramicznych, a następnie formuje określone wzory metalu w takich procesach, jak maskowanie i trawienie.
Proces ma niską temperaturę roboczą, wysoką precyzję okablowania, kontrolowaną grubość warstwy metalu i wysoką siłę wiązania między metalową ceramiką. Do ceramicznych materiałów podłoża powszechnie stosowanych w technologii cienkowarstwowej należą głównie Al2O3, AlN i BeO. Cienkowarstwowe podłoża ceramiczne są stosowane głównie w opakowaniach urządzeń o małym prądzie, małych rozmiarach, wysokich wymaganiach dotyczących rozpraszania ciepła i wysokich wymaganiach dotyczących dokładności okablowania.
2. Grubowarstwowe drukowane podłoże ceramiczne (TPC)
TPC wykorzystuje proces sitodruku do drukowania warstwy drutu metalowego, proces przygotowania jest prosty, wymagania dotyczące sprzętu do przetwarzania i środowiska są niskie, a jego zalety to wysoka wydajność produkcji i niski koszt produkcji. Jednak ze względu na ograniczenia procesu sitodruku, podłoże TFC nie może uzyskać obwodów o wysokiej precyzji. Ponadto, w celu obniżenia temperatury spiekania i poprawy wytrzymałości wiązania warstwy metalowej i podłoża ceramicznego, do pasty metalowej zwykle dodaje się niewielką ilość fazy szklanej, co nieuchronnie zmniejszy przewodność elektryczną i cieplną okablowania metalowego. warstwy.
Dlatego grubowarstwowe drukowane podłoża ceramiczne są używane tylko w opakowaniach urządzeń elektronicznych, które nie wymagają wysokiej dokładności obwodów, takich jak opakowania elektroniki samochodowej.
3. Bezpośrednio klejone miedziane podłoże ceramiczne (DBC)
Podłoże ceramiczne DBC jest ogrzewane w azocie zawierającym tlen w wysokiej temperaturze powyżej 1000 stopni, dzięki czemu folia miedziana i podłoże ceramiczne są mocno połączone ze sobą za pomocą wiązania eutektycznego, które ma wysoką siłę wiązania i dobrą przewodność cieplną. i stabilność termiczna.
Szeroko stosowany w izolowaniu diod bipolarnych, laserów, ogniskowaniu fotowoltaiki i innych opakowaniach urządzeń oraz odprowadzaniu ciepła.
4. Podłoże ceramiczne spawane metalem aktywnym (AMB)
Podłoże ceramiczne AMB jest dalszym rozwinięciem procesu DBC. Proces ten realizuje połączenie między podłożem ceramicznym a folią miedzianą za pomocą lutu zawierającego niewielką ilość pierwiastków ziem rzadkich i ma wysoką siłę wiązania i dobrą niezawodność.
W porównaniu z procesem DBC proces ten ma niższą temperaturę wiązania i jest łatwiejszy w obsłudze. Przebieg procesu przygotowania jest następujący:
5. Bezpośrednia galwanizacja miedzianego podłoża ceramicznego (DPC)
Podłoże ceramiczne DPC wykorzystuje laser do wybijania otworów w podłożu ceramicznym, wykorzystuje proces półprzewodnikowy do osadzania warstwy zarodkowej Cu na podłożu ceramicznym i wypełnia otwory w procesie galwanizacji w celu zagęszczenia warstwy metalowej. Proces ten charakteryzuje się wysoką precyzją obwodu i niską temperaturą przygotowania.
Proces ten umożliwia pionowe łączenie podłoży ceramicznych w celu zwiększenia gęstości upakowania. Wadą jest to, że warstwa obwodu metalowego jest przygotowywana w procesie galwanizacji, który zanieczyszcza środowisko, szybkość wzrostu galwanizacji jest niska, grubość warstwy obwodu jest ograniczona i trudno jest spełnić wymagania dotyczące pakowania mocy wysokoprądowej urządzenia.
Podłoża ceramiczne DPC są stosowane głównie w opakowaniach LED dużej mocy. Przebieg procesu przygotowania jest następujący:
6. Podłoże cermetowe aktywowane laserem (LAM)
Podłoże ceramiczne LAM jest ogrzewane wiązką laserową, aby aktywować powierzchnię podłoża ceramicznego, które ma być metalizowane, a następnie metalizowane przewody są formowane przez powlekanie galwaniczne lub powlekanie bezprądowe.
Proces ten nie wymaga procesów mikroobróbki, takich jak fotolitografia, wywoływanie i trawienie. Warstwa obwodu jest przygotowywana przez bezpośrednie pisanie laserem, a szerokość linii jest określana przez plamkę lasera z dużą precyzją. Warstwę obwodową można przygotować na powierzchni trójwymiarowej ceramiki strukturalnej, przełamując tradycyjną ceramikę płaską. Ograniczona przez metalizację podłoża siła wiązania pomiędzy warstwą metalową a podłożem ceramicznym jest wysoka, powierzchnia warstwy obwodu jest płaska, a chropowatość jest na poziomie nanometrów. Jest jednak trudny do masowej produkcji, a cena jest niezwykle wysoka, a obecnie jest używany głównie w branży lotniczej.
