Com o crescente poder dos chips semicondutores, a tendência de desenvolvimento de peso leve e alta integração está se tornando cada vez mais óbvia, e a importância da dissipação de calor tem se tornando um caso significativo, o que, sem dúvida, apresenta requisitos mais rigorosos para a embalagem de materiais de dissipação de calor. Como um novo material de dissipação de calor com alta condutividade térmica, a cerâmica possui alta condutividade térmica, isolamento, resistência ao calor, resistência mecânica e coeficiente de expansão térmica que corresponde ao chip e tem vantagens proeminentes no campo de componentes eletrônicos de alta potência embalando e dissipação de calor. A metalização da superfície de cerâmica é um link importante para a aplicação prática de substratos cerâmicos no campo da embalagem eletrônica de energia, e a qualidade da camada de metalização afetará diretamente a confiabilidade e a vida útil dos componentes eletrônicos de energia.

1 status atual

1.1 Mecanismo de metalização

A microestrutura dentro da cerâmica é completamente diferente da do metal, e é difícil para os dois reagir, o que dificulta o metal formar umedecimento eficaz na superfície da cerâmica; Ao mesmo tempo, o metal não é fácil de difundir efetivamente na superfície da cerâmica, e os dois são difíceis de sólidos; O coeficiente de expansão térmica e a condutividade térmica dos dois materiais são muito diferentes dos da cerâmica, resultando em uma grande tensão residual na superfície articular dos dois materiais durante o processo de metalização. Portanto, quando a superfície cerâmica é metalizada, a camada de transição na interface entre os dois se tornou o foco de vários fabricantes.

Atualmente, os principais métodos:

a. O elemento ativo possui um forte mecanismo de ligação com os átomos das camadas de cerâmica e condutora, respectivamente.

b. Vários tipos de vagas na camada de transição e o mecanismo de interação dos elétrons.

c. O mecanismo de migração da fase de vidro sob força capilar, principalmente o método MO/Mn

d. O mecanismo de dissolução de átomos de metal, o processo atualmente incorporado, é revestido com camada de prata na superfície da cerâmica AL2O3 por serigrafia.

1.2 Estrutura organizacional

A pesquisa atual concentra -se principalmente no uso de diferentes métodos de metalização para estudar a relação entre a microestrutura da camada de transição e as propriedades físicas da camada de metalização nos parâmetros do processo especificado. Através da pesquisa, verificou -se que a camada de transição é geralmente composta de camada de reação, mesofase, estrutura eutética e compostos intermetálicos, etc. A morfologia e distribuição dessas microestruturas geralmente determinam as propriedades físicas da camada de transição (força de adesão, molhabilidade, dielétrica constante elétrica, confiabilidade, etc.)

1.3 Propriedades físicas

Propriedades físicas confiáveis ​​são um pré -requisito para a cerâmica metalizada ser condutiva termicamente em componentes eletrônicos de energia. Atualmente, a pesquisa sobre as propriedades físicas das camadas de metalização inclui principalmente os seguintes aspectos:

1) resistência à tração (força de ligação ou força de adesão de peças metálicas e de cerâmica;

2) Estabilidade térmica, constante dielétrica e resistência à superfície após a metalização

3) Propriedades elétricas de dispositivos eletrônicos (coeficiente não linear, tensão de varistor, corrente de vazamento) e propriedades mecânicas, etc.

1.4 Nova tecnologia e método

Com o aumento da aplicação de substrato cerâmico, a tecnologia de metalização foi desenvolvida e vários novos métodos surgiram conforme os tempos requerem, como revestimento de alumínio a quente, revestimento com eletrólito, revestimento de vibração e assim por diante. Nos últimos anos, tendo em vista as desvantagens de alta temperatura operacional, processo complexo, ciclo longo, alto custo e grande poluição ambiental nos processos tradicionais de metalização, surgiram alguns novos conceitos de métodos de metalização verde, como o uso de armas de pulverização para emitir metal partículas e fazem de metal as partículas colidem com a superfície cerâmica em alta velocidade, transferindo a energia cinética para

O calor da formação fornece a energia necessária para a combinação de metal e cerâmica e, finalmente, realiza a metalização na superfície da cerâmica, ou usando o equipamento de peening de assistência ultrassônica, uma camada de pó Cu-Ni-W é pré-depositada Na superfície de Al2O3 e, em seguida, o peening é realizado. Finalmente, uma camada de metalização composta Cu-Ni-W com boa força de ligação é formada na superfície cerâmica e assim por diante.

2 tendência de desenvolvimento

A aplicação em larga escala dos componentes eletrônicos de energia levou ao advento da cerâmica como um bom processo de metalização de material que dissipam calor. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, os pesquisadores também aprofundaram suas pesquisas sobre a metalização da superfície de cerâmica. Como mencionado acima, a pesquisa atual sobre a metalização de cerâmica se concentra principalmente em propriedades físicas, microestrutura, mecanismo de metalização, nova tecnologia e popularização e aplicação.

Atualmente, existem duas maneiras principais de realizar a conexão entre cerâmica e metal. Uma maneira é conectar os dois em estado sólido, como deposição direta de cobre, deposição direta de alumínio, método de filme espesso e assim por diante. No entanto, acontece que não existem muitos metais que possam ser diretamente combinados com uma cerâmica específica, e geralmente é necessário introduzir outros elementos na interface entre os dois ou para obter a ligação sob condições extremamente adversas. Outra maneira é primeiro formar um filme metalizado na superfície cerâmica como uma camada de transição para alterar a morfologia da superfície e a microestrutura da cerâmica para se preparar para a metalização final da superfície cerâmica, como deposição física de vapor, espera de deposição de vapor químico. A essência do método acima é realizar a combinação de cerâmica e metal, definindo e controlando vários parâmetros do processo e condições experimentais para aumentar a molhabilidade do metal para a superfície cerâmica. Embora esses dois métodos atendam à aplicação prática de componentes eletrônicos de energia em grande parte, eles também têm deficiências que não podem ser ignoradas. O processo de metalização tradicional geralmente possui altos requisitos na temperatura operacional, e o processo é complicado, às vezes mesmo sob a proteção do vácuo ou do gás inerte.

Ele só pode ser concluído sob a proteção, o que torna o processo de metalização mais demorado e o custo aumenta bastante. E no processo de produção real, será produzida uma grande quantidade de substâncias nocivas, o que não é propício à proteção ambiental. Além disso, esses dois métodos também formarão uma grande tensão residual na superfície de ligação do metal e da cerâmica, que é fácil de causar rachaduras na interface, e até formar micro-palhetas na superfície da cerâmica. Portanto, explorar e inovar novas técnicas e métodos de metalização cerâmica será outra importante direção de pesquisa da metalização cerâmica.