Avec la puissance croissante des puces semi-conductrices, la tendance de développement du poids léger et de la forte intégration devient de plus en plus évidente, et l'importance de la dissipation thermique est devenue un cas significatif, ce qui met sans aucun doute les exigences plus strictes pour l'emballage de dissipation de chaleur. En tant que nouveau matériau de dissipation thermique avec une conductivité thermique élevée, la céramique a une conductivité thermique élevée, une isolation, une résistance à la chaleur, une résistance mécanique et un coefficient de dilatation thermique correspondant à la puce et présente des avantages importants dans le domaine des composants électroniques de haute puissance et de la dissipation thermique. La métallisation de la surface de la céramique est un lien important pour l'application pratique des substrats en céramique dans le domaine de l'emballage électronique de puissance, et la qualité de la couche de métallisation affectera directement la fiabilité et la durée de vie des composants électroniques de puissance.

1 État actuel

1.1 Mécanisme de métallisation

La microstructure à l'intérieur de la céramique est complètement différente de celle du métal, et il est difficile pour les deux de réagir, ce qui rend difficile pour le métal de former un mouillage efficace à la surface de la céramique; Dans le même temps, le métal n'est pas facile à diffuser efficacement à la surface de la céramique, et les deux sont difficiles à solides; Le coefficient d'extension thermique et la conductivité thermique des deux matériaux sont trop différents de ceux de la céramique, entraînant une grande contrainte résiduelle sur la surface articulaire des deux matériaux pendant le processus de métallisation. Par conséquent, lorsque la surface céramique est métallisée, la couche de transition à l'interface entre les deux est devenue le centre de divers fabricants.

Actuellement, les principales méthodes:

un. L'élément actif a un fort mécanisme de liaison avec les atomes des couches céramiques et conductrices, respectivement.

né Plusieurs types de postes vacants dans la couche de transition et le mécanisme d'interaction des électrons.

c. Le mécanisme de migration de la phase de verre sous force capillaire, principalement la méthode MO / Mn

d. Mécanisme de la dissolution de l'atome métallique, le processus actuellement incarné, est recouvert d'une couche d'argent à la surface de la céramique AL2O3 par impression d'écran.

1.2 Structure organisationnelle

La recherche actuelle se concentre principalement sur l'utilisation de différentes méthodes de métallisation pour étudier la relation entre la microstructure de la couche de transition et les propriétés physiques de la couche de métallisation sous les paramètres de processus spécifiés. Grâce à la recherche, il est constaté que la couche de transition est généralement composée de couche de réaction, de mésophase, de structure eutectique et de composés intermétalliques, etc. La morphologie et la distribution de ces microstructures déterminent souvent les propriétés physiques de la couche de transition (force d'adhésion, touchetabilité, diélectrique constante électrique, fiabilité, etc.)

1.3 Propriétés physiques

Les propriétés physiques fiables sont une condition préalable pour que les céramiques métallisées soient thermiquement conductrices dans les composants électroniques de puissance. À l'heure actuelle, la recherche sur les propriétés physiques des couches de métallisation comprend principalement les aspects suivants:

1) résistance à la traction (force de liaison ou force d'adhésion des pièces métalliques et céramiques;

2) Stabilité thermique, constante diélectrique et résistance de surface après métallisation

3) Propriétés électriques des dispositifs électroniques (coefficient non linéaire, tension de la variété, courant de fuite) et propriétés mécaniques, etc.

1.4 Nouvelle technologie et méthode

Avec l'application croissante du substrat en céramique, la technologie de métallisation a été développée et diverses nouvelles méthodes ont émergé selon les temps, comme le placage en aluminium à chaud, le placage électrolytique, le placage de vibration, etc. Ces dernières années, compte tenu des inconvénients de la température de fonctionnement élevée, du processus complexe, du cycle long, du coût élevé et de la grande pollution environnementale dans les processus de métallisation traditionnels, certains nouveaux concepts de méthodes de métallisation verte ont émergé, comme l'utilisation de pistolets à pulvérisation pour émettre du métal particules et faire du métal les particules entrent en collision avec la surface céramique à grande vitesse, transférant ainsi l'énergie cinétique

La chaleur de formation fournit l'énergie nécessaire pour la combinaison du métal et de la céramique, et réalise enfin la métallisation à la surface de la céramique, ou en utilisant un équipement de peluche à un coup par ultrasons, une couche de poudre Cu-Ni-W est pré-déposée À la surface d'Al2O3, puis un coup de pied est effectué. Enfin, une couche de métallisation composite Cu-Ni-W avec une bonne force de liaison est formée à la surface de la céramique et ainsi de suite.

2 tendance de développement

L'application à grande échelle de composants électroniques électriques a conduit à l'avènement de la céramique comme un bon processus de métallisation des matériaux disposant la chaleur. Avec le développement rapide de la technologie électronique, les chercheurs ont également approfondi leurs recherches sur la métallisation de la surface céramique. Comme mentionné ci-dessus, la recherche actuelle sur la métallisation en céramique se concentre principalement sur les propriétés physiques, la microstructure, le mécanisme de métallisation, la nouvelle technologie et la popularisation et l'application.

À l'heure actuelle, il existe deux façons principales de réaliser le lien entre la céramique et le métal. Une façon consiste à relier les deux à l'état solide, tels que le dépôt direct en cuivre, le dépôt direct en aluminium, la méthode de film épaisse, etc. Cependant, il s'avère qu'il n'y a pas beaucoup de métaux qui peuvent être directement combinés avec une céramique spécifique, et il est souvent nécessaire d'introduire d'autres éléments à l'interface entre les deux ou d'atteindre la liaison dans des conditions extrêmement sévères. Une autre façon consiste d'abord à former un film métallisé sur la surface de la céramique en tant que couche de transition pour changer la morphologie de la surface et la microstructure de la céramique pour se préparer à la métallisation finale de la surface de la céramique, comme le dépôt physique de vapeur, le dépôt chimique de vapeur. L'essence de la méthode ci-dessus est de réaliser la combinaison de la céramique et du métal en définissant et en contrôlant divers paramètres de processus et conditions expérimentales pour augmenter la mouillabilité du métal à la surface de la céramique. Bien que ces deux méthodes répondent à l'application pratique des composants électroniques de puissance dans une large mesure, ils ont également des lacunes qui ne peuvent pas être ignorées. Le processus de métallisation traditionnel a souvent des exigences élevées sur la température de fonctionnement, et le processus est compliqué, parfois même sous la protection du vide ou du gaz inerte.

Il ne peut être achevé que sous la protection, ce qui rend le processus de métallisation plus long et le coût augmente considérablement. Et dans le processus de production réel, une grande quantité de substances nocives sera produite, ce qui n'est pas propice à la protection de l'environnement. De plus, ces deux méthodes formeront également une grande contrainte résiduelle sur la surface de liaison du métal et de la céramique, ce qui est facile à provoquer des fissures d'interface, et même former des micro-cracks à la surface de la céramique. Par conséquent, l'exploration et l'innovation de nouvelles techniques et méthodes de métallisation en céramique seront une autre direction de recherche importante de la métallisation en céramique.