Med den ökande kraften hos halvledarchips blir utvecklingstrenden med lätt vikt och hög integration mer och mer uppenbar, och vikten av värmeavledning har blivit ett betydande fall, vilket utan tvekan ställer fram strängare krav för förpackning av värmeavsläppsmaterial. Som ett nytt värmeavledningsmaterial med hög värmeledningsförmåga har keramik hög värmeledningsförmåga, isolering, värmebeständighet, mekanisk styrka och värmeutvidgningskoefficient som matchar chipet och har framträdande fördelar inom området för elektroniska komponenter med hög effekt och värmespridning. Keramisk ytmetallisering är en viktig länk för den praktiska tillämpningen av keramiska substrat inom området kraftelektronisk förpackning, och kvaliteten på metalliseringsskiktet kommer direkt att påverka tillförlitligheten och livslängden för elektroniska komponenter.

1 Aktuell status

1.1 Metalliseringsmekanism

Mikrostrukturen inuti keramiken är helt annorlunda än metallen, och det är svårt för de två att reagera, vilket gör det svårt för metallen att bilda effektiv vätning på ytan av keramiken; Samtidigt är metallen inte lätt att diffundera effektivt på ytan av keramiken, och de två är svåra att fast lösning; Den termiska expansionskoefficienten och värmeledningsförmågan hos de två materialen skiljer sig för keramik, vilket resulterar i en stor restspänning på ledytan på de två materialen under metalliseringsprocessen. Därför, när den keramiska ytan metalliseras har övergångsskiktet vid gränssnittet mellan de två blivit fokus för olika tillverkare.

För närvarande är de viktigaste metoderna:

a. Det aktiva elementet har en stark bindningsmekanism med atomerna i de keramiska respektive ledande skikten.

b. Flera typer av lediga platser i övergångsskiktet och interaktionsmekanismen för elektroner.

c. Migrationsmekanismen för glasfas under kapillär kraft, främst MO/MN -metoden

d. Mekanism för metallatomupplösning, den för närvarande förkroppsliga processen, är belagd med silverskikt på ytan av Al2O3 -keramik genom skärmtryck.

1.2 Organisationsstruktur

Den nuvarande forskningen fokuserar huvudsakligen på att använda olika metalliseringsmetoder för att studera förhållandet mellan mikrostrukturen i övergångsskiktet och de fysiska egenskaperna för metalliseringsskiktet under de angivna processparametrarna. Genom forskning har det visat sig att övergångsskiktet vanligtvis består av reaktionsskikt, mesofas, eutektisk struktur och intermetalliska föreningar, etc. Morfologin och fördelningen av dessa mikrostrukturer bestämmer ofta de fysiska egenskaperna hos övergångsskiktet (vidhäftningskraft, vätbarhet, dielektriska elektrisk konstant, tillförlitlighet etc.)

1.3 Fysiska egenskaper

Tillförlitliga fysiska egenskaper är en förutsättning för att metalliserad keramik ska vara termiskt ledande i kraftelektroniska komponenter. För närvarande inkluderar forskningen om de fysiska egenskaperna hos metalliseringsskikt främst följande aspekter:

1) draghållfasthet (bindningskraft eller vidhäftningskraft hos metall och keramiska delar;

2) Termisk stabilitet, dielektrisk konstant och ytmotstånd efter metallisering

3) Elektriska egenskaper hos elektroniska anordningar (icke-linjär koefficient, varistorspänning, läckström) och mekaniska egenskaper etc.

1.4 Ny teknik och metod

Med den ökande tillämpningen av keramiskt substrat har metalliseringstekniken utvecklats vidare, och olika nya metoder har dykt upp som de tider som krävs, såsom varmt dopp aluminiumplätering, elektrolös plätering, vibrationsplätering och så vidare. Under de senaste åren, med tanke på nackdelarna med hög driftstemperatur, komplex process, lång cykel, höga kostnader och stora miljöföroreningar i traditionella metalliseringsprocesser, har några nya koncept för gröna metalliseringsmetoder dykt upp, till exempel att använda spraypistoler för att avge metall partiklar och gör metall till partiklarna kolliderar med den keramiska ytan med hög hastighet och överför därmed kinetisk energi till

Formationsvärmen ger den nödvändiga energin för kombinationen av metall och keramik, och inser slutligen metallisering på ytan av keramiken, eller genom att använda ultraljudsassisterad skottutrustning, är ett lager av Cu-Ni-W-pulver förinställt På ytan av Al2O3 och sedan skjuts peening. Slutligen bildas ett Cu-Ni-W-sammansatt metalliseringsskikt med god bindningskraft på keramisk yta och så vidare.

2 utvecklingstrend

Den storskaliga tillämpningen av kraftelektroniska komponenter har lett till tillkomsten av keramik som en bra värmedissiperande materialmetalliseringsprocess. Med den snabba utvecklingen av elektronisk teknik har forskare också fördjupat sin forskning om keramisk ytmetallisering. Som nämnts ovan fokuserar den nuvarande forskningen om keramisk metallisering huvudsakligen på fysiska egenskaper, mikrostruktur, metalliseringsmekanism, ny teknik och popularisering och tillämpning.

För närvarande finns det två huvudsakliga sätt att inse sambandet mellan keramik och metall. Ett sätt är att ansluta de två i fast tillstånd, såsom direkt kopparavlagring, direkt aluminiumavsättning, tjock filmmetod och så vidare. Det visar sig dock att det inte finns många metaller som kan kombineras direkt med en specifik keramik, och det är ofta nödvändigt att introducera andra element vid gränssnittet mellan de två eller för att uppnå bindning under extremt hårda förhållanden. Ett annat sätt är att först bilda en metalliserad film på den keramiska ytan som ett övergångsskikt för att förändra ytmorfologin och mikrostrukturen i keramiken för att förbereda sig för den slutliga metalliseringen av keramikytan, såsom fysisk ångavsättning, kemisk ångavlagring. Kärnan i ovanstående metod är att inse kombinationen av keramik och metall genom att ställa in och kontrollera olika processparametrar och experimentella förhållanden för att öka vätbarheten hos metallen till den keramiska ytan. Även om dessa två metoder uppfyller den praktiska tillämpningen av kraftelektroniska komponenter i stor utsträckning, har de också brister som inte kan ignoreras. Den traditionella metalliseringsprocessen har ofta höga krav på driftstemperaturen, och processen är komplicerad, ibland även under skydd av vakuum eller inert gas.

Det kan endast slutföras under skyddet, vilket gör metalliseringsprocessen mer tidskrävande och kostnaden ökar kraftigt. Och i den faktiska produktionsprocessen kommer en stor mängd skadliga ämnen att produceras, vilket inte bidrar till miljöskydd. Dessutom kommer dessa två metoder också att bilda en stor restspänning på bindningsytan på metallen och keramiken, vilket är lätt att orsaka gränssnittssprickor och till och med bilda mikrosprickor på ytan av keramiken. Därför kommer att utforska och innovera nya tekniker och metoder för keramisk metallisering vara en annan viktig forskningsriktning för keramisk metallisering.