Yarıiletken yongalarının artan gücü ile, hafif ve yüksek entegrasyonun gelişme eğilimi gittikçe daha belirgin hale geliyor ve ısı dağılmasının önemi önemli bir durum haline geliyor, bu da şüphesiz ısı yayma malzemeleri için daha katı gereksinimler ortaya koyuyor. Yüksek termal iletkenliğe sahip yeni bir ısı dağılma malzemesi olarak seramik, çiple eşleşen yüksek termal iletkenlik, yalıtım, ısı direncine, mekanik mukavemet ve termal genleşme katsayısına sahiptir ve yüksek güçlü elektronik bileşenler ambalajlama ve ısı yayma alanında önemli avantajlara sahiptir. Seramik yüzey metalleştirmesi, seramik substratların güç elektronik ambalajı alanındaki pratik uygulaması için önemli bir bağlantıdır ve metalleşme katmanının kalitesi, güç elektronik bileşenlerinin güvenilirliğini ve servis ömrünü doğrudan etkileyecektir.

1 Mevcut Durum

1.1 Metallizasyon Mekanizması

Seramik içindeki mikroyapı metalinkinden tamamen farklıdır ve ikisinin reaksiyona girmesi zordur, bu da metalin seramik yüzeyinde etkili ıslatma oluşturmasını zorlaştırır; Aynı zamanda, metalin seramiğin yüzeyinde etkili bir şekilde yayılması kolay değildir ve ikisinin katı çözeltisi zordur; İki malzemenin termal genleşme katsayısı ve termal iletkenliği seramiklerden çok farklıdır, bu da metalleştirme işlemi sırasında iki malzemenin eklem yüzeyinde büyük bir artık stresle sonuçlanır. Bu nedenle, seramik yüzey metalize edildiğinde, ikisi arasındaki arayüzdeki geçiş katmanı çeşitli üreticilerin odağı haline gelmiştir.

Şu anda ana yöntemler:

A. Aktif eleman, sırasıyla seramik ve iletken katmanların atomları ile güçlü bir bağlanma mekanizmasına sahiptir.

B. Geçiş katmanında çeşitli boş pozisyonlar ve elektronların etkileşim mekanizması.

C. Kılcal kuvvet altındaki cam fazın göç mekanizması, esas olarak MO/MN yöntemi

D. Şu anda somutlaştırılmış işlem olan metal atom çözünmesi mekanizması, ekran baskısı ile AL2O3 seramiklerinin yüzeyinde gümüş tabaka ile kaplanmıştır.

1.2 Organizasyon Yapısı

Mevcut araştırma esas olarak, geçiş katmanının mikro yapısı ile metalizasyon katmanının belirtilen işlem parametreleri altında fiziksel özellikleri arasındaki ilişkiyi incelemek için farklı metalleştirme yöntemleri kullanmaya odaklanmaktadır. Araştırma yoluyla, geçiş tabakasının genellikle reaksiyon tabakası, mezofaz, ötektik yapı ve intermetalik bileşiklerden, vb. elektrik sabiti, güvenilirlik vb.)

1.3 Fiziksel Özellikler

Güvenilir fiziksel özellikler, metalize seramiklerin güç elektronik bileşenlerinde termal olarak iletken olması için bir ön koşuldur. Şu anda, metalleştirme katmanlarının fiziksel özellikleri üzerine yapılan araştırmalar esas olarak aşağıdaki yönleri içermektedir:

1) gerilme mukavemeti (metal ve seramik parçaların bağlanma kuvveti veya yapışma kuvveti;

2) Metallizasyondan sonra termal stabilite, dielektrik sabiti ve yüzey direnci

3) Elektronik cihazların elektriksel özellikleri (doğrusal olmayan katsayı, varistör voltajı, sızıntı akımı) ve mekanik özellikler, vb.

1.4 Yeni Teknoloji ve Yöntem

Seramik substratın artan uygulamasıyla, metalleştirme teknolojisi daha da geliştirilmiştir ve sıcak daldırma alüminyum kaplama, elektriksiz kaplama, titreşim kaplaması vb. Son yıllarda, yüksek çalışma sıcaklığı, karmaşık süreç, uzun döngü, yüksek maliyet ve geleneksel metalleştirme süreçlerinde büyük çevre kirliliği dezavantajları göz önüne alındığında, metal yaymak için sprey silahlarının kullanılması gibi bazı yeni yeşil metalizasyon yöntemleri ortaya çıkmıştır. parçacıklar ve metali yapın Parçacıklar seramik yüzeyi yüksek hızda çarpışır, böylece kinetik enerjiyi aktarır

Formasyon ısısı, metal ve seramik kombinasyonu için gerekli enerjiyi sağlar ve son olarak seramik yüzeyinde metalizasyonu gerçekleştirir veya ultrasonik destekli atış peening ekipmanı kullanılarak, bir Cu-Ni-W toz tabakası önceden ayrılır AL2O3'ün yüzeyinde ve daha sonra çekim peening yapılır. Son olarak, seramik yüzeyde iyi bağlanma kuvvetine sahip bir Cu-Ni-W kompozit metalizasyon tabakası oluşur.

2 Kalkınma Trendi

Güç elektronik bileşenlerinin büyük ölçekli uygulaması, seramiklerin iyi bir ısıl kullanan malzeme metalizasyon işlemi olarak ortaya çıkmasına yol açmıştır. Elektronik teknolojinin hızlı gelişimi ile araştırmacılar da seramik yüzey metalizasyonu üzerine araştırmalarını derinleştirdiler. Yukarıda belirtildiği gibi, seramik metalizasyon üzerine mevcut araştırma esas olarak fiziksel özellikler, mikroyapı, metalleştirme mekanizması, yeni teknoloji ve popülerleştirme ve uygulamaya odaklanmaktadır.

Şu anda, seramik ve metal arasındaki bağlantıyı gerçekleştirmenin iki ana yolu vardır. Bunun bir yolu, ikisini doğrudan bakır birikimi, doğrudan alüminyum birikimi, kalın film yöntemi vb. Gibi katı halde bağlamaktır. Bununla birlikte, doğrudan belirli bir seramik ile birleştirilebilen çok fazla metal olmadığı ve genellikle ikisi arasındaki arayüze diğer unsurları tanıtmak veya son derece sert koşullar altında bağlanma sağlamak için gereklidir. Başka bir yol, önce seramik yüzeyinin, fiziksel buhar birikimi, kimyasal buhar biriktirme beklemesi gibi seramik yüzeyinin nihai metalizasyonuna hazırlanmak için seramikin yüzey morfolojisini ve mikro yapısını değiştirmek için bir geçiş katmanı olarak metalize bir film oluşturmaktır. Yukarıdaki yöntemin özü, metalin seramik yüzeye ısınabilirliğini arttırmak için çeşitli işlem parametrelerini ve deney koşullarını ayarlayarak ve kontrol ederek seramik ve metalin kombinasyonunu gerçekleştirmektir. Bu iki yöntem, güç elektronik bileşenlerinin büyük ölçüde pratik uygulamasını karşılamasına rağmen, göz ardı edilemeyen eksiklikleri de vardır. Geleneksel metalleştirme işlemi genellikle çalışma sıcaklığı üzerinde yüksek gereksinimlere sahiptir ve işlem, bazen vakum veya inert gazın korunması altında bile karmaşıktır.

Sadece koruma altında tamamlanabilir, bu da metalleştirme işlemini daha fazla zaman alıcı hale getirir ve maliyet büyük ölçüde artar. Ve gerçek üretim sürecinde, çevre korumasına elverişli olmayan büyük miktarda zararlı madde üretilecektir. Ek olarak, bu iki yöntem, metalin ve seramikin bağlanma yüzeyi üzerinde büyük bir artık stres oluşturacaktır, bu da arayüz çatlamasına neden olmak ve hatta seramik yüzeyinde mikro çatlaklar oluşturacaktır. Bu nedenle, seramik metalizasyonun yeni tekniklerini ve yöntemlerini keşfetmek ve yenilemek, seramik metalizasyonun bir başka önemli araştırma yönü olacaktır.