Aluminiumnitride-keramiek heeft, als uitstekend warmteafvoerend substraatmateriaal, veel aandacht getrokken op het gebied van elektronische verpakkingen vanwege zijn uitstekende thermische geleidbaarheid. Het natuurlijke defect van dit materiaal is echter de niet-geleiding ervan, die de directe toepassing ervan in het warmtedissipatiesubstraat van elektronische apparaten met hoog vermogen direct beperkt. Daarom is de oppervlaktemetallisatie van keramisch substraat van aluminiumnitride om het elektrische geleidbaarheid te geven een van de sleuteltechnologieën geworden om de brede toepassing ervan te bevorderen.
De kern van het metallisatieproces is ervoor te zorgen dat het metaal het keramische oppervlak effectief kan bevochtigen bij hoge temperaturen, waardoor een solide metaal-keramiek grensvlak wordt gevormd. De sterkte van deze bindende kracht houdt rechtstreeks verband met de stabiliteit en betrouwbaarheid van de pakketstructuur, en is een sleutelindex om het succes van metallisatie te evalueren. Met het oog hierop moet de metallisatietechnologie van aluminiumnitride-keramiek niet alleen de bevochtigbaarheidsuitdaging overwinnen die wordt veroorzaakt door de sterke covalente bindingseigenschappen van aluminiumnitride-keramiek, maar moet ze ook zorgen voor de vorming van een sterke en uniforme binding tussen de metaallaag en de keramische matrix.
Momenteel concentreert het technische pad van keramische metallisatie van aluminiumnitride zich voornamelijk op de volgende aspecten:
(De andere drie manieren om keramische substraten van aluminiumnitride te metalliseren, vindt u in een vorig artikel: Uitdaging van aluminiumnitride-substraatmetallisatietechnologie )
Dunnefilmmethode (TFC)
Dunne-filmmethode verwijst naar de technologie waarbij de metaallaag rechtstreeks op het oppervlak van het AlN-substraat wordt afgezet door middel van een sputterproces, en vervolgens het metaallaagpatroon in een circuit wordt voorbereid door middel van verdamping, lithografie en etsen. De film verwijst niet alleen naar de werkelijke dikte van de film, maar verwijst ook naar de manier waarop de film op het substraat wordt geproduceerd. Dikke-filmtechnologie is een opteltechnologie en dunne-filmtechnologie is een aftrektechnologie. Het gebruik van fotolithografie en etsprocessen om de filmtechnologie te maken om een kleinere grafische kenmerkgrootte en duidelijkere lijnen te verkrijgen, meer geschikt voor omgevingen met hoge dichtheid en hoge frequentie, maar direct op het oppervlak van het keramische substraat is de hechting van de gemetalliseerde metaallaag niet hoog, en het substraat van aluminiumnitride en de thermische uitzettingscoëfficiënt van metaal niet overeenkomen, zullen tijdens het werk aan grotere thermische spanningen worden blootgesteld. Om de hechting van de gemetalliseerde laag te verbeteren en de thermische spanning tussen keramiek en metaal te verminderen, neemt het keramische substraat over het algemeen een meerlaagse metaalstructuur aan.
Direct koperplaten (DPC)
Directe koperplatingmethode is het gebruik van halfgeleidertechnologie om de koperzaadlaag op het keramische substraat te sputteren, en vervolgens door middel van belichting, ontwikkeling, filmverwijdering en ander fotolithografisch proces om het lijnpatroon te bereiken, en ten slotte door galvaniseren of stroomloos plateren om de koperlaag te maken een bepaalde dikte bereiken. De zaadlaag wordt geïnjecteerd door fysieke dampafzetting (magnetronsputteren en vacuümverdamping, enz.) om een metaallaag op het keramische oppervlak af te zetten.
Fysieke dampafzetting is een proces bij lage temperaturen (onder 300 ℃), dat de nadelige invloed van hoge temperaturen op het materiaal of de lijnstructuur volledig vermijdt, en ook de kosten van het productieproces verlaagt, maar de dikte van de galvanisch afgezette koperlaag is beperkt en de vervuiling door galvanisch afvalvloeistof is groot.
Bovenstaande zijn verschillende gebruikelijke methoden voor het metalliseren van keramische substraten van aluminiumnitride, en hun respectieve voor- en nadelen worden weergegeven in de bovenstaande tabel. Naast de bovengenoemde methoden kunnen ook smeltlassen, diffusie in de vaste fase, zelfpropagerende synthese bij hoge temperatuur en andere methoden worden gebruikt voor de metallisatie van keramische substraten van aluminiumnitride.
