Wraz ze wzrostem mocy układów półprzewodnikowych trend rozwojowy lekkiej i wysokiej integracji staje się coraz bardziej oczywisty, a znaczenie rozpraszania ciepła staje się istotnym przypadkiem, co niewątpliwie stawia bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące opakowania materiałów rozpraszania ciepła. Jako nowy materiał rozpraszania ciepła o wysokiej przewodności cieplnej, ceramika ma wysoką przewodność cieplną, izolację, odporność na ciepło, wytrzymałość mechaniczną i współczynnik rozszerzania cieplnego pasujące do układu i ma znaczące zalety w dziedzinie opakowania elektronicznych komponentów i rozpraszania ciepła. Metalizacja powierzchni ceramicznej jest ważnym ogniwem praktycznego zastosowania ceramicznych substratów w dziedzinie elektronicznego opakowania elektrycznego, a jakość warstwy metalizacji wpłynie bezpośrednio na niezawodność i żywotność elementów elektronicznych elektronicznych.

1 aktualny status

1.1 Mechanizm metalizacji

Mikrostruktura wewnątrz ceramiki jest zupełnie inna niż metal i dla dwóch trudno jest zareagować, co utrudnia metalowi skuteczne zwilżanie na powierzchni ceramiki; Jednocześnie metal nie jest łatwy do skutecznego rozproszenia na powierzchni ceramiki, a oba są trudne do stałego roztworu; Współczynnik rozszerzalności cieplnej i przewodność cieplna dwóch materiałów są zbyt różne od ceramiki, co powoduje duże naprężenie szczątkowe na powierzchni stawu dwóch materiałów podczas procesu metalizacji. Dlatego, gdy powierzchnia ceramiczna jest metalulizowana, warstwa przejściowa na interfejsie między nimi stała się przedmiotem różnych producentów.

Obecnie główne metody:

A. Element aktywny ma silny mechanizm wiązania odpowiednio z atomami warstw ceramicznych i przewodzących.

B. Kilka rodzajów wolnych miejsc pracy w warstwie przejściowej i mechanizm interakcji elektronów.

C. Mechanizm migracji fazy szklanej pod siłą naczyń włosowatych, głównie metoda MO/MN

D. Mechanizm rozpuszczania atomu metalu, obecnie wcielony proces, jest powleczony warstwą srebrną na powierzchni ceramiki Al2O3 przez druk ekranu.

1.2 Struktura organizacyjna

Obecne badania koncentrują się głównie na zastosowaniu różnych metod metalizacji w celu zbadania związku między mikrostrukturą warstwy przejściowej a właściwościami fizycznymi warstwy metalizacji pod określonymi parametrami procesu. Poprzez badania stwierdzono, że warstwa przejściowa zwykle składa się z warstwy reakcji, mezofazy, struktury eutektycznej i związków międzymetalicznych itp. Morfologia i rozkład tych mikrostruktur często określa właściwości fizyczne warstwy przejściowej (siła adhezji, zwilżalność, dielektryka stała elektryczna, niezawodność itp.)

1.3 Właściwości fizyczne

Niezawodne właściwości fizyczne są warunkiem wstępnym, aby ceramika metalizowana jest przewodząca termicznie elementy elektroniczne. Obecnie badania właściwości fizycznych warstw metalizacji obejmują głównie następujące aspekty:

1) wytrzymałość na rozciąganie (siła wiązania lub siła przyczepności metali i części ceramicznych;

2) Stabilność termiczna, stała dielektryczna i opór powierzchni po metalizacji

3) Właściwości elektryczne urządzeń elektronicznych (współczynnik nieliniowy, napięcie wariantu, prąd upływowy) i właściwości mechaniczne itp.

1.4 Nowa technologia i metoda

Wraz z rosnącym zastosowaniem ceramicznego podłoża opracowano technologię metalizacji i pojawiły się różne nowe metody, takie jak wymagane czasy, takie jak poszycie aluminiowe na gorąco zanurzeniowe, poszycie elektroeneralne, poszycie wibracyjne i tak dalej. W ostatnich latach, biorąc pod uwagę wady wysokiej temperatury roboczej, złożonego procesu, długiego cyklu, wysokich kosztów i dużych zanieczyszczeń środowiskowych w tradycyjnych procesach metalizacji, pojawiły się niektóre nowe koncepcje zielonej metody metalizacji, takie jak używanie pistoletów natryskowych do emitowania metalu cząsteczki i sprawiają, że metal cząstki zderzają się z powierzchnią ceramiczną z dużą prędkością, przenosząc w ten sposób energię kinetyczną do

Ciepło formacji zapewnia niezbędną energię do połączenia metalu i ceramiki, a ostatecznie realizuje metalizację na powierzchni ceramiki lub za pomocą urządzeń do strzału wspomaganego ultradźwiękowego, warstwa proszku Cu-Ni-W jest wstępnie depozyjowana Na powierzchni AL2O3, a następnie wykonywane jest Peening. Wreszcie, na powierzchni ceramicznej i tak dalej.

2 Trend rozwojowy

Zastosowanie elektronicznych elementów elektrycznych na dużą skalę doprowadziło do pojawienia się ceramiki jako dobrego procesu metalizacji materiału. Wraz z szybkim rozwojem technologii elektronicznej naukowcy pogłębili także badania nad metalizacją powierzchni ceramicznej. Jak wspomniano powyżej, obecne badania metalizacji ceramicznej koncentrują się głównie na właściwościach fizycznych, mikrostrukturze, mechanizmie metalizacji, nowej technologii oraz popularyzacji i zastosowania.

Obecnie istnieją dwa główne sposoby realizacji związku między ceramiką a metalem. Jednym ze sposobów jest połączenie dwóch w stanie stałych, takich jak bezpośrednie osadzanie miedzi, bezpośrednie osadzanie aluminium, metoda grubego filmu i tak dalej. Okazuje się jednak, że nie ma wielu metali, które można bezpośrednio połączyć z konkretną ceramiką, i często konieczne jest wprowadzenie innych elementów na interfejsie między nimi lub osiągnięcie wiązania w wyjątkowo trudnych warunkach. Innym sposobem jest najpierw utworzenie metalizowanej folii na powierzchni ceramicznej jako warstwy przejściowej, aby zmienić morfologię powierzchni i mikrostrukturę ceramiki, aby przygotować się do końcowej metalizacji powierzchni ceramicznej, takiej jak fizyczne odkładanie pary, oczekiwanie odkładania się chemicznego pary. Istotą powyższej metody jest uświadomienie sobie kombinacji ceramiki i metalu poprzez ustawienie i kontrolowanie różnych parametrów procesu i warunków eksperymentalnych w celu zwiększenia zwilżalności metalu na powierzchnię ceramiczną. Chociaż w dużej mierze te dwie metody spełniają praktyczne zastosowanie elektronicznych elementów mocy, mają również niedociągnięcia, których nie można zignorować. Tradycyjny proces metalizacji często ma wysokie wymagania dotyczące temperatury roboczej, a proces jest skomplikowany, czasem nawet pod ochroną próżni lub gazu obojętnego.

Można go ukończyć tylko w ramach ochrony, co sprawia, że ​​proces metalizacji jest bardziej czasochłonny, a koszty znacznie wzrasta. W rzeczywistym procesie produkcyjnym powstanie duża ilość szkodliwych substancji, która nie sprzyja ochronie środowiska. Ponadto te dwie metody wytworzą również duże naprężenie resztkowe na powierzchni wiązania metalu i ceramiki, co jest łatwe do wywołania pęknięcia interfejsu, a nawet tworzą mikro-szaleństwo na powierzchni ceramiki. Dlatego badanie i wprowadzanie innowacji nowych technik i metod metalizacji ceramicznej będzie kolejnym ważnym kierunkiem badawczym metalizacji ceramicznej.