A cerâmica de nitreto de alumínio, como excelente material de substrato dissipador de calor, tem atraído muita atenção no campo de embalagens eletrônicas devido à sua excelente condutividade térmica. Porém, o defeito natural deste material é a sua não condutividade, o que limita diretamente sua aplicação direta no substrato de dissipação de calor de dispositivos eletrônicos de alta potência. Portanto, a metalização superficial do substrato cerâmico de nitreto de alumínio para conferir-lhe condutividade elétrica tornou-se uma das principais tecnologias para promover sua ampla aplicação.
O núcleo do processo de metalização é garantir que o metal possa molhar efetivamente a superfície cerâmica em altas temperaturas, formando assim uma interface sólida metal-cerâmica. A força desta força de ligação está diretamente relacionada com a estabilidade e confiabilidade da estrutura da embalagem, e é um índice chave para avaliar o sucesso da metalização. Em vista disso, a tecnologia de metalização da cerâmica de nitreto de alumínio não só precisa superar o desafio de molhabilidade causado pelas fortes propriedades de ligação covalente da cerâmica de nitreto de alumínio, mas também precisa garantir a formação de uma ligação forte e uniforme entre a camada metálica e a matriz cerâmica.
Atualmente, o percurso técnico da metalização cerâmica de nitreto de alumínio concentra-se principalmente nos seguintes aspectos:
(As outras três formas de metalizar substratos cerâmicos de nitreto de alumínio podem ser conferidas em artigo anterior: Desafio da Tecnologia de Metalização de Substrato de Nitreto de Alumínio )
Método de Filme Fino (TFC)
O método de filme fino refere-se à tecnologia de depósito direto da camada metálica na superfície do substrato de AlN por meio do processo de pulverização catódica e, em seguida, preparação do padrão da camada metálica em um circuito por meio de evaporação, litografia e gravação. O filme não se refere apenas à espessura real do filme, mas também à forma como o filme é produzido no substrato. A tecnologia de filme espesso é uma tecnologia de adição e a tecnologia de filme fino é uma tecnologia de subtração. O uso de processos de fotolitografia e gravação para fazer com que a tecnologia do filme obtenha um tamanho de recurso gráfico menor, linhas mais claras, mais adequadas para ambientes de alta densidade e alta frequência, mas diretamente na superfície do substrato cerâmico a adesão da camada de metal metalizado não é alta, e o substrato de nitreto de alumínio e o coeficiente de expansão térmica do metal não corresponderem, estarão sujeitos a maior estresse térmico na obra. A fim de melhorar a adesão da camada metalizada e reduzir o estresse térmico entre a cerâmica e o metal, o substrato cerâmico geralmente adota uma estrutura metálica multicamadas.
Chapeamento direto de cobre (DPC)
O método de revestimento direto de cobre consiste em usar tecnologia de semicondutores para pulverizar a camada de semente de cobre no substrato cerâmico e, em seguida, através de exposição, revelação, remoção de filme e outros processos de fotolitografia para obter o padrão de linha e, finalmente, através de galvanoplastia ou revestimento sem eletrólito para fazer a camada de cobre atingir uma certa espessura. A camada de sementes é injetada por deposição física de vapor (sputtering magnetron e evaporação a vácuo, etc.) para depositar uma camada metálica na superfície cerâmica.
A deposição física de vapor é um processo de baixa temperatura (abaixo de 300 ℃), que evita completamente o impacto adverso da alta temperatura no material ou na estrutura da linha, e também reduz o custo do processo de fabricação, mas a espessura da camada de cobre depositada por galvanoplastia é limitado e a poluição líquida residual da galvanoplastia é grande.
Acima estão vários métodos comuns para metalização de substratos cerâmicos de nitreto de alumínio, e suas respectivas vantagens e desvantagens são mostradas na tabela acima. Além dos métodos acima, soldagem por fusão, difusão em fase sólida, síntese autopropagada em alta temperatura e outros métodos também podem ser usados para a metalização de substratos cerâmicos de nitreto de alumínio.
