Overzicht van reguliere metallisatieprocessen en toepassingen van keramische koellichaamsubstraten

Naarmate de elektronische technologie zich ontwikkelt in de richting van een hogere vermogensdichtheid, hogere frequentie en miniaturisatie, is thermisch beheer een kernfactor geworden die de systeemprestaties en betrouwbaarheid beperkt. Keramische substraten zijn, met hun uitstekende thermische geleidbaarheid, elektrische isolatie, hoge-temperatuurbestendigheid en thermische uitzettingseigenschappen, cruciale dragers geworden voor vermogenshalfgeleiders en hoogwaardige- elektronische verpakkingen. Vooral met de steun van belangrijke processen zoals de metallisatie van aluminium kunnen keramische materialen transformeren van isolerende media naar zeer betrouwbare elektrische verbindingsstructuren, die een fundamentele rol spelen in moderne elektronische systemen.

 

Na het sinteren moeten keramische substraten metallisatie ondergaan om een ​​geleidende laag te vormen, waardoor elektrische verbindingen tussen de chip en externe circuits mogelijk worden. De huidige reguliere technologieën kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: vlakke metallisatie en drie- meegestookte metallisatie-. Hiervan heeft het proces van metallisatie van aluminiumkeramiek een volwassen toepassingsbasis gelegd in vermogenselektronica, communicatieapparatuur en nieuwe energievoertuigen.

 

 

 

Planaire keramische substraten vormen doorgaans geleidende lagen op twee- dimensionale oppervlakken met behulp van methoden zoals sputteren, verdampen, galvaniseren of chemisch plateren. Dit proces is volwassen, kosten-effectief en geschikt voor massaproductie, waardoor het de mainstream-oplossing is op het gebied van gemetalliseerde keramiek voor elektrische toepassingen.

 

1. DPC-proces (direct geplateerd keramiek).

DPC-technologie, gebaseerd op microfabricage van halfgeleiders, zorgt voor uiterst nauwkeurige circuitfabricage- door sputterende zaadlagen, fotolithografische patroonoverdracht en galvanische verdikking. Deze technologie kan fijne lijnen bereiken op een niveau van 20–30 μm, wat een extreem hoge patroonresolutie en uitlijningsnauwkeurigheid biedt. Tegelijkertijd maakt het gebruik van lage-temperatuurprocessen, waardoor de impact van thermische spanning op de materiaalstructuur effectief wordt vermeden.

 

DPC is met name geschikt voor verpakkingstoepassingen met hoge--integratie, zoals LED-verpakkingen, micro-elektronische apparaten en verbindingsmodules met hoge- dichtheid, en is een van de belangrijkste technologische wegen naar het bereiken van Precision Gemetalliseerde Keramiek. De dikte van de metaallaag is echter beperkt, de uniformiteitscontrole bij het galvaniseren is een uitdaging en er worden hoge eisen gesteld aan de processtabiliteit.

 

2. DBC-proces (Direct Copper Ceramic).

Het DBC-proces bereikt een metallurgische binding tussen koper en keramiek door een eutectische reactie bij hoge temperaturen, wat resulteert in een extreem hoge hechtsterkte en uitstekende thermische geleidbaarheid. De dikte van de koperlaag varieert sterk (120-700 μm), voldoet aan de eisen van hoge stroomtransmissie en maakt het een van de meest volwassen oplossingen voor de verpakking van elektrische apparaten.

 

Deze technologie wordt veel gebruikt in IGBT-modules, voedingsapparaten en andere gebieden, en vertegenwoordigt een typische toepassing van gemetalliseerde aluminiumoxide-keramiek voor elektrische componenten. De nauwkeurigheid van de lijnbreedte is echter relatief laag en de betrouwbaarheid kan worden beïnvloed door microporiën aan het grensvlak onder omstandigheden van thermische cycli, waardoor de toepassing ervan in uiterst nauwkeurige verpakkingen wordt beperkt.

 

3. AMB-proces (actieve metaalbinding).

AMB-technologie introduceert soldeer dat actieve elementen zoals Ti bevat om een ​​sterke grensvlakbinding tussen keramiek en metaal te bereiken bij gemiddelde tot hoge temperaturen, waardoor spanningsproblemen die worden veroorzaakt door mismatch bij thermische uitzetting effectief worden verminderd. Vergeleken met traditionele DBC vertoont het een superieure betrouwbaarheid onder cyclische omstandigheden met hoge- temperaturen.

 

Dit proces is geschikt voor hoge vermogensdichtheid en bedrijfsomgevingen met hoge- temperaturen, zoals voedingsmodules voor nieuwe energievoertuigen en de derde- generatie halfgeleiderapparaatverpakkingen, en is een belangrijke richting voor de ontwikkeling van -sterke gemetalliseerde keramische componenten. Het stelt echter hoge eisen aan de procesomgeving (vacuüm of beschermende atmosfeer) en het materiaalsysteem, wat resulteert in relatief hoge kosten.

 

 

 

Terwijl verpakkingsstructuren evolueren naar drie-dimensionale integratie, worden drie- keramische substraten met holtestructuren en meer--laagverbindingsmogelijkheden geleidelijk belangrijke dragers voor hoogwaardige- verpakkingen. Dit type technologie maakt gebruik van mee-meegestookt keramiek als kern, waardoor bedrading met hoge-dichtheid en een hermetisch afgesloten verpakking mogelijk is, en wordt veel gebruikt in-zeer betrouwbare elektronische systemen.

 

1. HTCC (hoge- co{2}}gebakken keramiek)

HTCC maakt gebruik van metaalpasta's met een hoog-smeltpunt- (zoals wolfraam en molybdeen) en keramische materialen-die bij temperaturen boven de 1500 graden worden meegebakken om een ​​integrale structuur te vormen. Het heeft een uitstekende mechanische sterkte en een hoge-temperatuurbestendigheid, waardoor het geschikt is voor elektronische verpakkingen in extreme omgevingen.

 

Deze technologie wordt veel gebruikt in militaire, lucht- en ruimtevaartmodules en modules met hoog-vermogen, en is een typische oplossing van gemetalliseerde keramische behuizingen voor vermogenshalfgeleiders. De productiekosten zijn echter hoog en de geleidbaarheid is relatief beperkt, waardoor het ongeschikt is voor hoogfrequente precisiecircuits.

 

2. LTCC (Co{2}}gebakken keramiek bij lage- temperatuur)

LTCC maakt gebruik van een sintermateriaalsysteem bij lage-temperatuur (<950℃), allowing it to be co-fired with highly conductive metals such as gold, silver, and copper. It possesses excellent electrical properties and high design flexibility. Its linewidth can be as low as 50μm, making it suitable for high-frequency, high-speed, and miniaturized packaging requirements.

 

Op het gebied van 5G-communicatie, radarsystemen en hoog{1}}modules is LTCC een van de mainstream-oplossingen geworden, die veel worden gebruikt in aluminiumoxide-gemetalliseerde keramiek voor elektronische toepassingen. Het nadeel is dat de mechanische sterkte en thermische geleidbaarheid iets lager zijn dan die van HTCC-systemen.

 

 

Vanuit toepassingsperspectief hebben verschillende metallisatieprocessen elk hun voordelen:

 

DPC: Zeer nauwkeurige, geminiaturiseerde verpakking → Micro-elektronica, LED

DBC: Hoge thermische geleidbaarheid, hoge stroom → Vermogensmodules, IGBT's

AMB: Hoge betrouwbaarheid, hoge-temperatuurcycli → Nieuwe energievoertuigen, SiC/GaN-apparaten

HTCC: Hoge sterkte, hoge temperatuurbestendigheid → Militaire en extreme omgevingen

LTCC: Hoge frequentie, hoge integratie → Communicatie en hoge-snelheidselektronica

 

In de praktische techniek moet een uitgebreid selectieproces worden uitgevoerd, waarbij rekening wordt gehouden met de vereisten voor thermische geleidbaarheid, stroomsterkte, pakketdichtheid en kosten, om een ​​optimale prestatiematch te bereiken. Deze technologieën vormen samen het kerntechnologiesysteem van Metalized Ceramics for Electrical Components.

 

 

 

De toekomstige ontwikkeling van keramische metallisatietechnologie zal zich op de volgende richtingen concentreren:

 

Hogere thermische geleidbaarheid (voor SiC/GaN-apparaten)

Hogere bedradingsprecisie (micron-niveau of zelfs nanometer-niveau)

Composieten uit meerdere- materialen (high- keramiek zoals AlN en Si₃N₄)

Drie-dimensionale integratie en systeem-in-pakket (SiP)

 

Tegelijkertijd zullen precisiebewerking en structurele optimalisatiemogelijkheden met betrekking tot Alumina Gemetalliseerde Keramiek een cruciaal concurrentievoordeel worden bij het vergroten van de toegevoegde waarde van het product.

 

 

Als professionele fabrikant zijn wij gespecialiseerd in de precisiebewerking van keramische onderdelen van aluminiumoxide en hoog-betrouwbare metallisatie-oplossingen, waarbij we ons inzetten om klanten geïntegreerde ondersteuning te bieden, van materiaalkeuze en structureel ontwerp tot metallisatie-implementatie. Onze producten omvatten gemetalliseerde keramische isolatiebuizen,Metaliseren van keramische onderdelen, zeer-precieze structurele componenten en op maat gemaakte verpakkingssubstraten, die veel worden gebruikt op het gebied van nieuwe energie, vermogenselektronica en hoogwaardige- apparatuur.

 

Door gebruik te maken van ons volwassen processysteem en stabiele productiemogelijkheden, kunnen we Alumina Gemetalliseerde Keramiek voor Bonding en verschillende soorten functionele keramische componenten leveren die voldoen aan strenge toepassingseisen, waardoor klanten betere prestaties en betrouwbaardere systeemintegratieoplossingen kunnen bereiken.