कौन सी तकनीक सिरेमिक और धातुओं को "शक्तिशाली संयोजन" प्राप्त करने में सक्षम बनाती है

सिरेमिक का उपयोग सर्किट में किया जाता है और इसे पहले धातुकृत किया जाना चाहिए। , अर्थात, एक धातु की फिल्म जो सिरेमिक से मजबूती से बंधी होती है और आसानी से पिघलती नहीं है, इसे प्रवाहकीय बनाने के लिए सिरेमिक की सतह पर जमा की जाती है, और फिर वेल्डिंग प्रक्रिया का उपयोग करके धातु की सीसा या अन्य धातु प्रवाहकीय परत से जोड़ दी जाती है। एक।

सिरेमिक-टू-मेटल सीलिंग प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण चरण है धातुकरण, इसकी गुणवत्ता अंतिम सीलिंग प्रभाव को प्रभावित करती है।

सिरेमिक और धातुओं की वेल्डिंग में कठिनाइयाँ

1. सिरेमिक का रैखिक विस्तार गुणांक छोटा होता है, जबकि धातु का रैखिक विस्तार गुणांक अपेक्षाकृत बड़ा होता है, जिससे जोड़ टूट जाते हैं। आम तौर पर, धातु मध्यवर्ती परत की थर्मल तनाव समस्या को अच्छी तरह से संभाला जाना चाहिए।

2. सिरेमिक की तापीय चालकता स्वयं कम है और इसका तापीय आघात प्रतिरोध कमजोर है। वेल्डिंग के दौरान, वेल्डिंग भाग में और उसके आसपास तापमान प्रवणता को यथासंभव कम किया जाना चाहिए, और वेल्डिंग के बाद शीतलन दर को नियंत्रित किया जाना चाहिए।

3. अधिकांश सिरेमिक में खराब चालकता होती है या यहां तक ​​कि कोई चालकता नहीं होती है, जिससे इलेक्ट्रिक वेल्डिंग का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।

4. चूंकि सिरेमिक सामग्रियों में स्थिर इलेक्ट्रॉनिक समन्वय होता है, इसलिए यह संभावना नहीं है कि धातु और सिरेमिक जुड़ेंगे। सिरेमिक को सक्रिय भराव धातु के साथ धातुकृत या सोल्डर करने की आवश्यकता होती है।

5. चूंकि सिरेमिक सामग्री ज्यादातर सहसंयोजक क्रिस्टल होते हैं, इसलिए उनमें विरूपण का खतरा नहीं होता है और अक्सर भंगुर फ्रैक्चर होता है। वर्तमान में, वेल्डिंग तापमान को कम करने के लिए अधिकांश मध्यवर्ती परतों का उपयोग किया जाता है और वेल्डिंग के लिए अप्रत्यक्ष प्रसार विधि का उपयोग किया जाता है।

6. सिरेमिक और धातु वेल्डिंग का संरचनात्मक डिजाइन सामान्य वेल्डिंग से अलग होता है, इसे आमतौर पर फ्लैट सीलिंग संरचना, लिफाफा संरचना, पिन सीलिंग संरचना और काउंटर-सीलिंग संरचना में विभाजित किया जाता है। लिफाफा संरचना का प्रभाव सबसे अच्छी बात यह है कि इन संयुक्त संरचनाओं को बनाने में बहुत मेहनत लगती है।

सिरेमिक धातुकरण तंत्र

सिरेमिक धातुकरण का तंत्र अपेक्षाकृत जटिल है, जिसमें कई रासायनिक और भौतिक प्रतिक्रियाएं, पदार्थों का प्लास्टिक प्रवाह, कण पुनर्व्यवस्था आदि शामिल हैं। धातुकरण परत में ऑक्साइड और गैर-धातु ऑक्साइड जैसे विभिन्न पदार्थ विभिन्न सिंटरिंग चरणों के दौरान विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं और पदार्थ प्रसार और प्रवासन से गुजरते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, विभिन्न पदार्थ मध्यवर्ती यौगिक बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, जब एक सामान्य पिघलने बिंदु तक पहुंच जाता है, तो तरल ग्लास चरण में एक निश्चित चिपचिपाहट होती है और उसी समय प्लास्टिक प्रवाह उत्पन्न होता है केशिकाओं की क्रिया.पुनर्व्यवस्था होती है, परमाणु या अणु फैलते हैं और सतह की ऊर्जा से प्रेरित होकर पलायन करते हैं, दाने बढ़ते हैं, छिद्र धीरे-धीरे सिकुड़ते और गायब हो जाते हैं, और धातुकरण परत सघन हो जाती है।

सिरेमिक धातुकरण प्रक्रिया

सिरेमिक धातुकरण की प्रक्रिया प्रवाह में शामिल हैं:

चरण एक: मैट्रिक्स प्रीट्रीटमेंट। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सतह का खुरदरापन ≤1.6m है, दबाव रहित सिंटर सिरेमिक को पॉलिश करने के लिए हीरे के अपघर्षक पेस्ट का उपयोग करें और इसे 20 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर अल्ट्रासोनिक तरंगों से साफ करें।

चरण 2: धातुकरण घोल तैयार करना। एक निश्चित चिपचिपाहट का धातुकरण घोल बनाने के लिए एक निश्चित अवधि के लिए धातुकरण सूत्र, बॉल-मिल के अनुसार कच्चे माल का वजन करें।

चरण 3: पेंट करें और सुखाएं। सिरेमिक सब्सट्रेट पर घोल लगाने के लिए स्क्रीन प्रिंटिंग तकनीक का उपयोग करें। घोल की मोटाई उचित होनी चाहिए। यदि यह बहुत पतला है, तो सोल्डर आसानी से धातुकरण परत में प्रवाहित हो जाएगा घटकों के स्थानांतरण के लिए अनुकूल हो, फिर घोल को ओवन में सुखाया जाएगा।

चरण 4: ताप उपचार। सूखे सब्सट्रेट को कम करने वाले वातावरण में रखा जाता है और एक धातुयुक्त परत बनाने के लिए सिंटर किया जाता है।

सिरेमिक धातुकरण के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली तैयारी विधियों में मुख्य रूप से Mo-Mn विधि, सक्रिय Mo-Mn विधि, सक्रिय धातु ब्रेजिंग विधि, प्रत्यक्ष तांबा कोटिंग विधि (DBC), और मैग्नेट्रोन स्पटरिंग विधि शामिल हैं।

1. Mo-Mn विधि

Mo-Mn विधि दुर्दम्य धातु पाउडर Mo पर आधारित है, और फिर धातुकरण सूत्र में कम पिघलने बिंदु Mn की एक छोटी मात्रा जोड़ता है, Al2O3 की सतह को कोट करने के लिए एक बाइंडर जोड़ता है। सिरेमिक, और फिर धातु रासायनिक परत बनाने के लिए सिंटरिंग। पारंपरिक एमओ-एमएन विधि के नुकसान उच्च सिंटरिंग तापमान, उच्च ऊर्जा खपत और सूत्र में एक्टिवेटर की कमी हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम सीलिंग ताकत होती है।

2. सक्रिय Mo-Mn विधि

सक्रिय Mo-Mn विधि पारंपरिक Mo-Mn विधि पर आधारित एक सुधार है। सुधार की मुख्य दिशाएँ हैं: सक्रियकर्ताओं को जोड़ना और धातुओं को मोलिब्डेनम और मैंगनीज के ऑक्साइड या लवण से बदलना . दोनों प्रकार की सुधार विधियों का उद्देश्य धातुकरण तापमान को कम करना है।

सक्रिय Mo-Mn विधि का नुकसान यह है कि प्रक्रिया जटिल है और लागत अधिक है, लेकिन इसका संयोजन मजबूत है और वेटेबिलिटी में काफी सुधार कर सकता है, इसलिए यह अभी भी सबसे पहला आविष्कार है सिरेमिक-मेटल सीलिंग प्रक्रिया में सबसे परिपक्व और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया।

3. सक्रिय धातु ब्रेज़िंग विधि

सक्रिय धातु ब्रेज़िंग विधि भी एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सिरेमिक-धातु सीलिंग प्रक्रिया है। इसे Mo-Mn विधि की तुलना में 10 साल बाद विकसित किया गया था। यह कम प्रक्रियाओं और सिरेमिक-धातु सीलिंग की विशेषता है सीलिंग को पूरा करने के लिए केवल एक हीटिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। ब्रेज़िंग मिश्र धातु में Ti, Zr, Hf और Ta जैसे सक्रिय तत्व होते हैं। जोड़े गए सक्रिय तत्व इंटरफ़ेस पर धातु विशेषताओं के साथ एक प्रतिक्रिया परत बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। इस विधि को मोलिब्डेनम के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है मैंगनीज प्रक्रिया, यह विधि अपेक्षाकृत सरल और किफायती है।

सक्रिय धातु ब्रेज़िंग विधि का नुकसान यह है कि सक्रिय सोल्डर एकल होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसके अनुप्रयोग में कुछ सीमाएँ होती हैं। यह निरंतर उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है और केवल बड़े भागों के लिए उपयुक्त है। एकल-टुकड़ा उत्पादन या छोटे बैच उत्पादन।

4. Directbondedcopper (DBC)

DBC सिरेमिक सतह (मुख्य रूप से Al2O3 और AlN) पर तांबे की पन्नी को जोड़ने के लिए एक धातुकरण विधि है, इसे एक नए प्रकार की चिप-ऑन-बोर्ड (COB) पैकेजिंग तकनीक के उदय के साथ विकसित किया गया था प्रौद्योगिकी का. मूल सिद्धांत Cu और सिरेमिक के बीच ऑक्सीजन तत्व को पेश करना है, और फिर 1065-1083°C पर Cu/O यूटेक्टिक तरल चरण बनाना है, जो फिर CuAlO2 या Cu(AlO2)2 उत्पन्न करने के लिए सिरेमिक मैट्रिक्स और तांबे की पन्नी के साथ प्रतिक्रिया करता है। और तांबे की पन्नी और मैट्रिक्स के बीच का बंधन मध्यवर्ती चरण की कार्रवाई के तहत प्राप्त किया जाता है।

5. मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग विधि

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग एक प्रकार का भौतिक वाष्प जमाव है। यह सब्सट्रेट पर मल्टी-लेयर फिल्मों को जमा करने के लिए मैग्नेट्रोन तकनीक का उपयोग करता है, इसमें बेहतर आसंजन, कम संदूषण और अन्य जमाव तकनीकों की तुलना में फायदे हैं जमा किए गए नमूने की क्रिस्टलीयता में सुधार हुआ, जिसके परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता वाली फिल्में प्राप्त हुईं।

इस विधि द्वारा प्राप्त धातुकरण परत बहुत पतली होती है और भाग के आकार की सटीकता सुनिश्चित कर सकती है, हालांकि, यह धातुई सिरेमिक के लिए उपयुक्त नहीं है जो उच्च तापमान (जैसे पीजोइलेक्ट्रिक) के लिए प्रतिरोधी नहीं हैं चीनी मिट्टी की चीज़ें और एकल क्रिस्टल)।

सिरेमिक धातुकरण को प्रभावित करने वाले कारक < /पी>

1. धातुकरण सूत्र

यह सिरेमिक धातुकरण को साकार करने के लिए पूर्व शर्त है, जिसके लिए इसके सूत्र के सावधानीपूर्वक और वैज्ञानिक डिजाइन की आवश्यकता होती है।

2. धातुकरण तापमान और धारण समय

सिरेमिक धातुकरण को प्रभावित करने वाला एक अन्य प्रमुख कारक धातुकरण सिंटरिंग तापमान और धारण समय है। धातुकरण तापमान को निम्नलिखित चार प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है: 1600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तापमान वाले लोग अत्यधिक उच्च तापमान होते हैं, 1450 ~ 1600 डिग्री सेल्सियस उच्च तापमान होते हैं, 1300 ~ 1450 डिग्री सेल्सियस मध्यम तापमान होते हैं, और 1300 डिग्री सेल्सियस से नीचे वाले निम्न तापमान होते हैं तापमान। उपयुक्त सिंटरिंग तापमान आवश्यक है। यदि तापमान बहुत कम है, तो कांच का चरण फैलेगा और स्थानांतरित नहीं होगा। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो धातुकरण की परत आसानी से सिरेमिक से गिर जाएगी, जिससे सीलिंग विफल हो जाएगी .

3. धातुकरण परत की सूक्ष्म संरचना

<पी शैली = "मार्जिन: 22पीएक्स 0पीएक्स 0पीएक्स; पैडिंग: 0पीएक्स; फ़ॉन्ट-आकार: 16पीएक्स; लाइन-ऊंचाई: 24पीएक्स; रंग: आरजीबी(51, 51, 51);पाठ-संरेखण: औचित्य; फ़ॉन्ट-परिवार: एरियल;"> धातुकरण प्रक्रिया धातुकरण परत की सूक्ष्म संरचना को निर्धारित करती है, और सूक्ष्म संरचना सीधे वेल्डेड बॉडी के अंतिम प्रदर्शन को प्रभावित करती है। अच्छा वेल्डिंग प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, सबसे पहले धातुकरण परत उच्च बंधन शक्ति वाली एक घनी फिल्म होनी चाहिए। यदि धातुकरण परत की सूक्ष्म संरचना में प्रत्येक क्षेत्र में स्पष्ट परतें हैं, और किसी भी इंटरफ़ेस पर कोई निरंतर भंगुर धातु यौगिक नहीं देखा जाता है, तो इससे भंगुरता और दरार के प्रसार की संभावना कम हो जाएगी, और इंटरफ़ेस कम दरारों के साथ तंग होगा, जिससे मदद मिलेगी सोल्डर पैठ को कम करें इससे पता चलता है कि धातुकरण परत घनी है और बंधन शक्ति अपेक्षाकृत अधिक है।

4. अन्य कारक

ऐसे कई कारक हैं जो सिरेमिक धातुकरण की डिग्री को प्रभावित करते हैं जिन पर ध्यान देने की आवश्यकता है, जैसे कि पाउडर कण आकार और उचित ग्रेडेशन का प्रभाव यदि पाउडर बहुत महीन है और बड़ा है सतह ऊर्जा, ढेर बनाना आसान है, जो कोटिंग को प्रभावित करेगा यदि पाउडर बहुत मोटा है, तो सतह ऊर्जा कम हो जाएगी, जिससे सिंटरिंग तापमान में वृद्धि होगी और सिंटरिंग प्रभावित होगी; गुणवत्ता। इसके अलावा, कोटिंग विधि और कोटिंग की मोटाई का भी सिरेमिक धातुकरण पर काफी प्रभाव पड़ेगा।