Tổng quan về các quy trình kim loại hóa chính thống và ứng dụng của chất nền tản nhiệt bằng gốm

Khi công nghệ điện tử tiến tới mật độ năng lượng cao hơn, tần số cao hơn và thu nhỏ hơn, quản lý nhiệt đã trở thành yếu tố cốt lõi hạn chế hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Chất nền gốm, với tính dẫn nhiệt, cách điện, khả năng chịu nhiệt-cao và đặc tính giãn nở nhiệt tuyệt vời, đã trở thành chất mang quan trọng cho chất bán dẫn điện và-đóng gói điện tử cao cấp. Đặc biệt với sự hỗ trợ của các quy trình quan trọng như Kim loại hóa nhôm, vật liệu gốm có thể chuyển đổi từ vật liệu cách điện sang cấu trúc liên kết điện có độ tin cậy cao, đóng vai trò cơ bản trong các hệ thống điện tử hiện đại.

 

Sau khi thiêu kết, chất nền gốm phải trải qua quá trình kim loại hóa để tạo thành lớp dẫn điện, cho phép kết nối điện giữa chip và các mạch bên ngoài. Các công nghệ chủ đạo hiện nay có thể được chia thành hai loại chính: kim loại hóa phẳng và kim loại hóa đồng đốt-ba chiều. Trong số này, quy trình Kim loại hóa gốm sứ nhôm đã thiết lập nền tảng ứng dụng hoàn thiện trong điện tử công suất, thiết bị liên lạc và phương tiện năng lượng mới.

 

 

 

Chất nền gốm phẳng thường tạo thành các lớp dẫn điện trên bề mặt hai{0}}chiều bằng các phương pháp như phún xạ, làm bay hơi, mạ điện hoặc mạ hóa học. Quy trình này hoàn thiện,{2}}hiệu quả về mặt chi phí và phù hợp cho sản xuất hàng loạt, khiến nó trở thành giải pháp chủ đạo trong lĩnh vực Gốm kim loại hóa cho các ứng dụng Điện.

 

1. Quy trình DPC (Gốm mạ trực tiếp)

Công nghệ DPC, dựa trên quy trình chế tạo vi mô bán dẫn, đạt được-chế tạo mạch có độ chính xác cao thông qua việc phún xạ các lớp mầm, chuyển mẫu quang khắc và làm dày lớp mạ điện. Công nghệ này có thể tạo ra các đường nét mảnh ở mức 20–30 μm, mang lại độ phân giải mẫu và độ chính xác căn chỉnh cực cao. Đồng thời, nó sử dụng các quy trình nhiệt độ-thấp, tránh hiệu quả tác động của ứng suất nhiệt lên cấu trúc vật liệu.

 

DPC đặc biệt phù hợp với các ứng dụng đóng gói có tính tích hợp cao-, chẳng hạn như bao bì LED, thiết bị vi điện tử và mô-đun kết nối mật độ- cao, đồng thời là một trong những con đường công nghệ quan trọng để đạt được Gốm kim loại hóa chính xác. Tuy nhiên, độ dày lớp kim loại của nó bị hạn chế, việc kiểm soát tính đồng nhất của lớp mạ điện là một thách thức và yêu cầu cao về độ ổn định của quy trình.

 

2. Quy trình DBC (Gốm đồng trực tiếp)

Quá trình DBC đạt được liên kết luyện kim giữa đồng và gốm thông qua phản ứng eutectic ở nhiệt độ cao, dẫn đến độ bền liên kết cực cao và độ dẫn nhiệt tuyệt vời. Độ dày lớp đồng của nó dao động rộng (120–700 μm), đáp ứng các yêu cầu truyền dòng điện cao và khiến nó trở thành một trong những giải pháp hoàn thiện nhất để đóng gói thiết bị điện.

 

Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong các mô-đun IGBT, thiết bị cấp điện và các lĩnh vực khác, đại diện cho một ứng dụng điển hình của Gốm sứ Alumina kim loại hóa cho Linh kiện điện. Tuy nhiên, độ chính xác về độ rộng đường truyền của nó tương đối thấp và độ tin cậy có thể bị ảnh hưởng bởi các vi lỗ bề mặt trong điều kiện chu kỳ nhiệt, do đó hạn chế ứng dụng của nó trong bao bì có độ chính xác cao.

 

3. Quy trình AMB (Liên kết kim loại chủ động)

Công nghệ AMB giới thiệu chất hàn có chứa các nguyên tố hoạt tính như Ti để đạt được liên kết bề mặt chắc chắn giữa gốm và kim loại ở nhiệt độ trung bình đến cao, giảm thiểu hiệu quả các vấn đề căng thẳng do giãn nở nhiệt không khớp. So với DBC truyền thống, nó thể hiện độ tin cậy vượt trội trong-điều kiện chu trình nhiệt độ cao.

 

Quy trình này phù hợp với môi trường hoạt động ở nhiệt độ{0}}cao và mật độ năng lượng cao, chẳng hạn như mô-đun nguồn cho phương tiện sử dụng năng lượng mới và đóng gói thiết bị bán dẫn-thế hệ thứ ba, đồng thời là hướng quan trọng để phát triển các thành phần gốm kim loại hóa có độ bền-cao. Tuy nhiên, nó có yêu cầu cao về môi trường xử lý (không khí chân không hoặc không khí bảo vệ) và hệ thống vật liệu, dẫn đến chi phí tương đối cao.

 

 

 

Khi cấu trúc bao bì phát triển theo hướng tích hợp ba chiều, các chất nền gốm ba chiều-với cấu trúc khoang và khả năng kết nối nhiều lớp-đang dần trở thành vật liệu mang quan trọng cho bao bì-cao cấp. Loại công nghệ này sử dụng gốm đồng nung làm lõi, cho phép đi dây-mật độ cao và đóng gói kín, đồng thời được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện tử có độ tin cậy cao.

 

1. HTCC (Gốm nung-Nhiệt độ cao{2}})

HTCC sử dụng bột nhão kim loại có điểm nóng chảy-{1}}cao (chẳng hạn như vonfram và molypden) và vật liệu gốm-nung đồng thời ở nhiệt độ trên 1500 độ để tạo thành một cấu trúc tách rời. Nó có độ bền cơ học tuyệt vời và khả năng chịu nhiệt-cao, khiến nó phù hợp làm bao bì điện tử trong môi trường khắc nghiệt.

 

Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong các mô-đun quân sự, hàng không vũ trụ và công suất-cao, đồng thời là giải pháp Vỏ gốm kim loại hóa điển hình cho các chất bán dẫn điện. Tuy nhiên, chi phí sản xuất của nó cao và độ dẫn điện tương đối hạn chế, khiến nó không phù hợp với các mạch-có tần số cao.

 

2. LTCC (Gốm nung-nhiệt độ thấp-)

LTCC sử dụng hệ thống vật liệu thiêu kết ở nhiệt độ-thấp (<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.

 

Trong hệ thống truyền thông 5G, hệ thống radar và mô-đun tần số cao{1}}, LTCC đã trở thành một trong những giải pháp chủ đạo, được sử dụng rộng rãi trong Gốm kim loại Alumina cho các ứng dụng điện tử. Hạn chế của nó là độ bền cơ học và độ dẫn nhiệt thấp hơn một chút so với hệ thống HTCC.

 

 

Từ góc độ ứng dụng, mỗi quy trình kim loại hóa khác nhau đều có những ưu điểm:

 

DPC: Bao bì thu nhỏ, độ chính xác cao → Vi điện tử, LED

DBC: Độ dẫn nhiệt cao, dòng điện cao → Mô-đun nguồn, IGBT

AMB: Độ tin cậy cao, chu trình nhiệt độ-cao → Phương tiện sử dụng năng lượng mới, thiết bị SiC/GaN

HTCC: Độ bền cao, chịu nhiệt độ cao → Môi trường quân sự và khắc nghiệt

LTCC: Tần số cao, tích hợp cao → Truyền thông và điện tử tốc độ cao-

 

Trong kỹ thuật thực tế, phải tiến hành một quy trình lựa chọn toàn diện, xem xét các yêu cầu về độ dẫn nhiệt, định mức dòng điện, mật độ gói và chi phí để đạt được hiệu suất phù hợp tối ưu. Những công nghệ này cùng nhau tạo thành hệ thống công nghệ cốt lõi của Gốm kim loại hóa cho Linh kiện điện.

 

 

 

Sự phát triển trong tương lai của công nghệ kim loại hóa gốm sẽ tập trung vào các hướng sau:

 

Độ dẫn nhiệt cao hơn (đối với thiết bị SiC/GaN)

Độ chính xác nối dây cao hơn (mức-micron hoặc thậm chí nanomet-)

Vật liệu tổng hợp nhiều{0}}chất liệu (gốm-cao cấp như AlN và Si₃N₄)

Tích hợp ba chiều và hệ thống-trong-gói (SiP)

 

Đồng thời, khả năng gia công chính xác và tối ưu hóa kết cấu liên quan đến Gốm kim loại Alumina sẽ trở thành lợi thế cạnh tranh quan trọng trong việc nâng cao giá trị gia tăng của sản phẩm.

 

 

Là nhà sản xuất chuyên nghiệp, chúng tôi chuyên gia công chính xác các bộ phận gốm Alumina và các giải pháp kim loại hóa-có độ tin cậy cao, cam kết cung cấp cho khách hàng sự hỗ trợ tích hợp từ lựa chọn vật liệu và thiết kế kết cấu đến triển khai kim loại hóa. Sản phẩm của chúng tôi bao gồm Ống cách nhiệt bằng gốm kim loại,Các bộ phận gốm kim loại hóa, các thành phần cấu trúc có độ chính xác cao-và chất nền đóng gói tùy chỉnh, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực năng lượng mới, điện tử công suất và-thiết bị cao cấp.

 

Tận dụng hệ thống quy trình hoàn thiện và khả năng sản xuất ổn định, chúng tôi có thể cung cấp Gốm kim loại Alumina để liên kết và các loại linh kiện gốm chức năng khác nhau đáp ứng các yêu cầu ứng dụng nghiêm ngặt, giúp khách hàng đạt được hiệu suất cao hơn và các giải pháp tích hợp hệ thống có độ tin cậy cao hơn.