Với sức mạnh ngày càng tăng của chip bán dẫn, xu hướng phát triển của trọng lượng nhẹ và sự tích hợp cao ngày càng trở nên rõ ràng hơn, và tầm quan trọng của việc tản nhiệt đã trở thành trường hợp quan trọng, chắc chắn đưa ra các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với vật liệu tản nhiệt đóng gói. Là một vật liệu phân tán nhiệt mới với độ dẫn nhiệt cao, gốm có độ dẫn nhiệt cao, cách nhiệt, điện trở nhiệt, cường độ cơ học và hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với chip, và có những ưu điểm nổi bật trong lĩnh vực đóng gói các bộ phận điện tử năng lượng cao và tản nhiệt. Quá trình luyện kim bề mặt gốm là một liên kết quan trọng cho việc áp dụng thực tế các chất nền gốm trong lĩnh vực đóng gói điện tử và chất lượng của lớp luyện kim sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và tuổi thọ của các thành phần điện tử.

1 trạng thái hiện tại

1.1 Cơ chế luyện kim

Cấu trúc vi mô bên trong gốm hoàn toàn khác với kim loại, và hai loại khó phản ứng, khiến kim loại khó hình thành làm ướt hiệu quả trên bề mặt gốm; Đồng thời, kim loại không dễ dàng khuếch tán hiệu quả trên bề mặt của gốm, và cả hai rất khó để dung dịch rắn; Hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt của hai vật liệu quá khác với các vật liệu của gốm sứ, dẫn đến ứng suất dư lớn trên bề mặt khớp của hai vật liệu trong quá trình luyện kim. Do đó, khi bề mặt gốm được kim loại hóa, lớp chuyển tiếp tại giao diện giữa hai người đã trở thành trọng tâm của các nhà sản xuất khác nhau.

Hiện tại, các phương pháp chính:

Một. Phần tử hoạt động có cơ chế liên kết mạnh với các nguyên tử của các lớp gốm và dẫn điện tương ứng.

b. Một số loại chỗ trống trong lớp chuyển tiếp và cơ chế tương tác của các electron.

c. Cơ chế di chuyển của pha thủy tinh dưới lực mao dẫn, chủ yếu là phương pháp MO/mn

d. Cơ chế hòa tan nguyên tử kim loại, quy trình hiện đang được thể hiện, được phủ lớp bạc trên bề mặt gốm AL2O3 bằng cách in màn hình.

1.2 Cấu trúc tổ chức

Nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc sử dụng các phương pháp luyện kim khác nhau để nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc vi mô của lớp chuyển tiếp và tính chất vật lý của lớp luyện kim theo các tham số quy trình được chỉ định. Thông qua nghiên cứu, người ta thấy rằng lớp chuyển tiếp thường bao gồm lớp phản ứng, mesophase, cấu trúc eutectic và các hợp chất intermetallic, v.v. Hằng số điện, độ tin cậy, v.v.)

1.3 Tính chất vật lý

Tính chất vật lý đáng tin cậy là điều kiện tiên quyết để gốm kim loại được dẫn điện trong các thành phần điện tử công suất. Hiện tại, nghiên cứu về các tính chất vật lý của các lớp luyện kim chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau:

1) cường độ kéo (lực liên kết hoặc lực bám dính của các bộ phận kim loại và gốm;

2) Độ ổn định nhiệt, hằng số điện môi và điện trở bề mặt sau khi luyện kim

3) Tính chất điện của các thiết bị điện tử (hệ số phi tuyến tính, điện áp biến đổi, dòng rò) và tính chất cơ học, v.v.

1.4 Công nghệ và phương pháp mới

Với việc áp dụng ngày càng tăng của chất nền gốm, công nghệ luyện kim đã được phát triển thêm và nhiều phương pháp mới đã xuất hiện khi thời gian yêu cầu, chẳng hạn như mạ nhôm nhôm nóng, mạ điện, mạ rung, v.v. Trong những năm gần đây, theo quan điểm về những nhược điểm của nhiệt độ hoạt động cao, quá trình phức tạp, chu kỳ dài, chi phí cao và ô nhiễm môi trường lớn trong các quá trình luyện kim truyền thống, một số khái niệm mới về phương pháp luyện kim màu xanh lá cây đã xuất hiện, chẳng hạn như sử dụng súng phun để phát ra kim loại các hạt và làm cho kim loại các hạt va chạm với bề mặt gốm ở tốc độ cao, do đó chuyển động năng

Nhiệt của sự hình thành cung cấp năng lượng cần thiết cho sự kết hợp của kim loại và gốm, và cuối cùng nhận ra quá trình kim loại hóa trên bề mặt của gốm, hoặc bằng cách sử dụng thiết bị bắn bắn hỗ trợ siêu âm, một lớp bột Cu-Ni-W được bảo vệ trước Trên bề mặt của Al2O3, và sau đó thực hiện peening. Cuối cùng, một lớp luyện kim composite Cu-Ni-W với lực liên kết tốt được hình thành trên bề mặt gốm, v.v.

2 Xu hướng phát triển

Ứng dụng quy mô lớn của các thành phần điện tử năng lượng đã dẫn đến sự ra đời của gốm sứ như một quá trình luyện kim vật liệu phân hủy nhiệt tốt. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử, các nhà nghiên cứu cũng đã làm sâu sắc thêm nghiên cứu của họ về quá trình luyện kim bề mặt gốm. Như đã đề cập ở trên, nghiên cứu hiện tại về quá trình luyện kim gốm chủ yếu tập trung vào các tính chất vật lý, cấu trúc vi mô, cơ chế luyện kim, công nghệ mới và phổ biến và ứng dụng.

Hiện tại, có hai cách chính để nhận ra mối liên hệ giữa gốm và kim loại. Một cách là kết nối hai ở trạng thái rắn, chẳng hạn như lắng đọng đồng trực tiếp, lắng đọng nhôm trực tiếp, phương pháp màng dày, v.v. Tuy nhiên, hóa ra không có nhiều kim loại có thể được kết hợp trực tiếp với một gốm cụ thể và thường cần phải giới thiệu các yếu tố khác tại giao diện giữa hai hoặc để đạt được liên kết trong điều kiện cực kỳ khắc nghiệt. Một cách khác là trước tiên là tạo thành một màng kim loại trên bề mặt gốm như một lớp chuyển tiếp để thay đổi hình thái bề mặt và cấu trúc vi mô của gốm để chuẩn bị cho quá trình luyện kim cuối cùng của bề mặt gốm, chẳng hạn như lắng đọng hơi vật lý, chờ đợi sự lắng đọng của hơi hóa học. Bản chất của phương pháp trên là nhận ra sự kết hợp giữa gốm và kim loại bằng cách thiết lập và kiểm soát các thông số quy trình khác nhau và các điều kiện thử nghiệm để tăng tính ẩm ướt của kim loại lên bề mặt gốm. Mặc dù hai phương pháp này đáp ứng ứng dụng thực tế của các thành phần điện tử năng lượng ở một mức độ lớn, nhưng chúng cũng có những thiếu sót không thể bỏ qua. Quá trình luyện kim truyền thống thường có các yêu cầu cao về nhiệt độ hoạt động và quá trình này rất phức tạp, đôi khi thậm chí dưới sự bảo vệ của chân không hoặc khí trơ.

Nó chỉ có thể được hoàn thành dưới sự bảo vệ, điều này làm cho quá trình luyện kim tốn nhiều thời gian hơn và chi phí tăng lên rất nhiều. Và trong quá trình sản xuất thực tế, một lượng lớn các chất có hại sẽ được sản xuất, không có lợi cho bảo vệ môi trường. Ngoài ra, hai phương pháp này cũng sẽ tạo thành một ứng suất dư lớn trên bề mặt liên kết của kim loại và gốm, rất dễ gây nứt giao diện, và thậm chí tạo thành các vi mô trên bề mặt của gốm. Do đó, khám phá và đổi mới các kỹ thuật và phương pháp luyện kim gốm mới sẽ là một hướng nghiên cứu quan trọng khác của quá trình luyện kim gốm.