Aktueller Status und Entwicklung der Keramikmetallisierung

Angesichts der zunehmenden Leistung von Halbleiterchips wird der Entwicklungstrend des Lichtgewichts und der hohen Integration immer offensichtlicher, und die Bedeutung der Wärmeableitung wurde zu einem erheblichen Fall, was zweifellos strengere Anforderungen an die Verpackung von Wärmeableitungsmaterialien vorlegt. Als neues Wärmedissipationsmaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit weist Keramik eine hohe Wärmeleitfähigkeit, Isolierung, Wärmefestigkeit, mechanische Festigkeit und thermische Expansionskoeffizient auf, die dem Chip entspricht, und hat auf dem Gebiet der Verpackung und Wärmeableitungen wichtige Vorteile der elektronischen Komponenten mit hoher Leistung. Die Keramikoberflächenmetallisation ist eine wichtige Verbindung für die praktische Anwendung von Keramiksubstraten im Bereich der elektronischen Leistung, und die Qualität der Metallisationsschicht wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der elektronischen Leistungskomponenten aus.

1 Aktueller Status
1.1 Metallisationsmechanismus
Die Mikrostruktur in der Keramik unterscheidet sich völlig von der des Metalls und es ist schwierig für die beiden, zu reagieren, was es für das Metall schwierig macht, auf der Oberfläche der Keramik eine effektive Benetzung zu bilden. Gleichzeitig ist das Metall nicht einfach auf der Oberfläche der Keramik effektiv zu diffundieren, und die beiden sind schwer zu solide Lösung; Der thermische Expansionskoeffizient und die thermische Leitfähigkeit der beiden Materialien unterscheiden sich zu von denen der Keramik, was zu einer großen Restspannung der Gelenkfläche der beiden Materialien während des Metallisationsprozesses führt. Wenn die Keramikoberfläche metallisiert wird, ist die Übergangsschicht an der Grenzfläche zwischen beiden zum Fokus verschiedener Hersteller geworden.
Derzeit die Hauptmethoden:
A. Das aktive Element hat einen starken Bindungsmechanismus mit den Atomen der Keramik- bzw. leitenden Schichten.
B. Verschiedene Arten von offenen Stellen in der Übergangsschicht und im Wechselwirkungsmechanismus von Elektronen.
C. Der Migrationsmechanismus der Glasphase unter Kapillarkraft, hauptsächlich die MO/MN -Methode
D. Der Mechanismus der Metallatomauflösung, der derzeit verkörperte Prozess, wird durch Siebdruck mit einer Silberschicht auf der Oberfläche der Al2O3 -Keramik beschichtet.

1.2 Organisationsstruktur
Die aktuelle Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Verwendung verschiedener Metallisationsmethoden, um die Beziehung zwischen der Mikrostruktur der Übergangsschicht und den physikalischen Eigenschaften der Metallisationsschicht unter den angegebenen Prozessparametern zu untersuchen. Durch die Forschung wurde festgestellt, dass die Übergangsschicht normalerweise aus Reaktionsschicht, Mesophase, eutektischer Struktur und intermetallischen Verbindungen usw. besteht elektrische Konstante, Zuverlässigkeit usw.)

1.3 Physikalische Eigenschaften
Zuverlässige physikalische Eigenschaften sind eine Voraussetzung für metallisierte Keramik, die in elektronischen Stromkomponenten thermisch leitend sind. Derzeit enthält die Forschung zu den physikalischen Eigenschaften der Metallisationsschichten hauptsächlich die folgenden Aspekte:
1) Zugfestigkeit (Bindungskraft oder Adhäsionskraft von Metall- und Keramikteilen;
2) thermische Stabilität, Dielektrizitätskonstante und Oberflächenwiderstand nach der Metallisation
3) Elektrische Eigenschaften elektronischer Geräte (nichtlineare Koeffizienten, Varistorspannung, Leckstrom) und mechanische Eigenschaften usw.

1.4 Neue Technologie und Methode
Mit der zunehmenden Anwendung des Keramik -Substrats wurde die Metallisationstechnologie weiterentwickelt, und verschiedene neue Methoden haben sich herausgestellt, wie die Zeiten erforderlich sind, wie z. In den letzten Jahren sind angesichts der Nachteile hoher Betriebstemperatur, komplexer Prozess, langer Zyklus, hoher Kosten und großer Umweltverschmutzung bei herkömmlichen Metallisationsprozessen einige neue Konzepte von Green -Metallisierungsmethoden entstanden, z. Partikel und machen Metall die Partikel mit hoher Geschwindigkeit mit der Keramikoberfläche, wodurch die kinetische Energie an übertragen wird
Die Formationswärme liefert die notwendige Energie für die Kombination von Metall und Keramik und realisiert schließlich die Metallisation auf der Oberfläche der Keramik oder durch Verwendung von Ultraschallunterstützungsgeräten. Eine Schicht aus Cu-Ni-W-Pulver ist vorab vorgelegt Auf der Oberfläche von Al2o3 und dann wird das Schießen gegriffen. Schließlich wird auf der Keramikoberfläche und so weiter eine Cu-ni-W-Verbundmetallisationsschicht mit guter Bindungskraft gebildet.

2 Entwicklungstrend
Die groß angelegte Anwendung von elektronischen Leistungskomponenten hat zum Aufkommen von Keramik als guter Wärme-dissipierender Materialmetallisationsprozess geführt. Mit der raschen Entwicklung der elektronischen Technologie haben Forscher ihre Forschung zur Keramikoberflächenmetallisation auch vertieft. Wie oben erwähnt, konzentriert sich die aktuelle Forschung zur Keramikmetallisation hauptsächlich auf physikalische Eigenschaften, Mikrostruktur, Metallisationsmechanismus, neue Technologie und Populalisierung und Anwendung.
Gegenwärtig gibt es zwei Hauptmethoden, um die Verbindung zwischen Keramik und Metall zu verwirklichen. Eine Möglichkeit besteht darin, die beiden im Festkörper zu verbinden, wie z. B. direkte Kupferablagerung, direkte Aluminiumabscheidung, dicke Filmmethode und so weiter. Es stellt sich jedoch heraus, dass es nicht viele Metalle gibt, die direkt mit einer bestimmten Keramik kombiniert werden können, und es ist häufig notwendig, andere Elemente an der Grenzfläche zwischen den beiden oder unter extrem rauen Bedingungen eine Bindung zu erreichen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zunächst einen metallisierten Film auf der Keramikoberfläche als Übergangsschicht zu bilden, um die Oberflächenmorphologie und die Mikrostruktur der Keramik zu verändern, um sich auf die endgültige Metallisierung der Keramikoberfläche vorzubereiten, wie z. B. physikalische Dampfablagerung, chemische Dampfablagerung. Die Essenz der obigen Methode besteht darin, die Kombination von Keramik und Metall durch Einstellen und Steuerung verschiedener Prozessparameter und experimenteller Bedingungen zu realisieren, um die Benetzbarkeit des Metalls auf die Keramikoberfläche zu erhöhen. Obwohl diese beiden Methoden in hohem Maße die praktische Anwendung von elektronischen Stromkomponenten erfüllen, haben sie auch Mängel, die nicht ignoriert werden können. Der herkömmliche Metallisationsprozess hat häufig hohe Anforderungen an die Betriebstemperatur, und das Verfahren ist kompliziert, manchmal sogar unter dem Schutz von Vakuum- oder Inertgas.
Es kann nur unter dem Schutz abgeschlossen werden, wodurch der Metallisierungsprozess zeitaufwändiger und die Kosten erheblich erhöht werden. Im tatsächlichen Produktionsprozess wird eine große Menge schädlicher Substanzen erzeugt, was dem Umweltschutz nicht förderlich ist. Darüber hinaus bilden diese beiden Methoden auch eine große Restspannung der Bindungsfläche des Metalls und des Keramiks, das leicht zu Grenzflächenrissen verursacht und sogar Mikro-Cracks auf der Oberfläche der Keramik bilden kann. Daher wird die Erforschung und Innovation neuer Techniken und Methoden der Keramikmetallisierung eine weitere wichtige Forschungsrichtung der Keramikmetallisierung sein.