(મેટલાઇઝ્ડ સિરામિકદ્વારા ઉત્પાદિતવિન્ટ્રુસેટક)

સિરામિક મેટલાઇઝેશનસિરામિક સપાટી પર અત્યંત અનુકુળ મેટલ કોટિંગ જમા કરવાની તકનીક છે. આ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે કારણ કે સિરામિક્સ સ્વાભાવિક રીતે સોલ્ડર માટે અસ્પષ્ટ છે. મેટલાઈઝ્ડ લેયર તેમને સોલ્ડરેબલ બનાવે છે, મજબૂત સિરામિક-ટુ-મેટલ કનેક્શન્સ બનાવવા માટે જરૂરી પાયો પૂરો પાડે છે. 

નીચે આજે ઉદ્યોગમાં વપરાતી ચાર પ્રાથમિક પદ્ધતિઓનું વિહંગાવલોકન છે.

1. મોલિબ્ડેનમ-મેંગેનીઝ (Mo-Mn)પદ્ધતિ: ઔદ્યોગિક ધોરણ

આમો-મો.એનપ્રક્રિયા એ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી અને સુસ્થાપિત સિરામિક મેટલાઈઝેશન ટેકનોલોજી છે. વીસમી સદીના મધ્યભાગથી, વેક્યૂમ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને એરોસ્પેસ એપ્લીકેશન્સમાં ઉચ્ચ-વિશ્વસનીયતા સીલના ઉત્પાદન માટે તે પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ છે.

પ્રક્રિયા સિદ્ધાંત:ઓર્ગેનિક બાઈન્ડરમાં રીફ્રેક્ટરી મોલીબ્ડેનમ પાવડર, મેંગેનીઝ પાવડર અને એક્ટીવેટર (દા.ત. Al2O3, SiO2 અને CaO) ની સ્લરી તૈયાર કરવી. આ સ્લરી સિરામિક સપાટી પર લાગુ કરવામાં આવે છે અને ભેજવાળા હાઇડ્રોજન વાતાવરણમાં (ઝાકળ બિંદુ = +30°C) ઊંચા તાપમાને (1300-1600°C) પર સિન્ટર કરવામાં આવે છે.

ફાયદા: તે ઉચ્ચ સીલિંગ શક્તિ (સક્રિય પદ્ધતિ સાથે 60.2±7.7 MPa સુધી પહોંચે છે) અને ઉત્તમ વેક્યૂમ ટાઈટનેસ (2.3×10⁻¹¹ Pa·m³/s જેટલા નીચા લિકેજ દર સાથે) પ્રદાન કરે છે. પ્રક્રિયા બહુવિધ પુનઃકાર્ય ચક્ર અને વિશાળ, ક્ષમાશીલ પ્રક્રિયા વિંડોમાંથી લાભો માટે પરવાનગી આપે છે.

મર્યાદાઓ:ઉચ્ચ સિન્ટરિંગ તાપમાન સિરામિક લાક્ષણિકતાઓને બદલી શકે છે. પ્રક્રિયા માટે વિશાળ હાઇડ્રોજન ભઠ્ઠીના સાધનોની જરૂર પડે છે, પરિણામે ચક્રનો સમય લાંબો થાય છે. વધુમાં, તે પૂર્વ-ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાની ગેરહાજરીમાં AlN જેવા નોન-ઓક્સાઇડ સિરામિક્સ સાથે અસંગત છે.

2. સહ-ફાયરિંગ પદ્ધતિ: મલ્ટિલેયર વાયરિંગ સક્ષમ કરો

સહ-ફાયરિંગ પદ્ધતિ સિરામિક સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયામાં સીધા જ ધાતુકરણનો સમાવેશ કરે છે. મુખ્ય આધાર "ગ્રીન સિરામિકનું સહ-ફાયરિંગ" છે, જેમાં અનફાયર્ડ (ગ્રીન) સિરામિક શીટ્સ પર પ્રત્યાવર્તન ધાતુની પેસ્ટ (જેમ કે ટંગસ્ટન, મોલિબ્ડેનમ અથવા મોલિબ્ડેનમ-મેંગનીઝ) સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગનો સમાવેશ થાય છે. સિરામિક ડેન્સિફિકેશન અને આંતરિક મેટાલાઇઝેશન બંનેને એક જ પગલામાં પૂર્ણ કરવા માટે આ શીટ્સને પછી બોન્ડ કરવામાં આવે છે અને એકસાથે જોડવામાં આવે છે.

3. ડાયરેક્ટ બોન્ડેડ કોપર (DBC)પાવર ડિસીપેશન માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરેલ છે

ડાયરેક્ટ બોન્ડેડ કોપર (DBC)1970 ના દાયકામાં વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને મૂળ રૂપે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં GE દ્વારા વ્યાપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. તે હવે હાઈ-પાવર IGBT મોડ્યુલો અને LED હીટ ડિસીપેશન સબસ્ટ્રેટ માટે પ્રમાણભૂત ટેકનોલોજી બની ગઈ છે. આ પ્રક્રિયામાં તાંબાના વરખને સિરામિક સબસ્ટ્રેટ સાથે સીધું જ જોડવામાં આવે છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ ગરમી વાહકતા અને વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન સાથેનું માળખું બને છે.

4. એક્ટિવ મેટલ બ્રેઝિંગ (AMB): વન-સ્ટેપ સીલિંગ રિવોલ્યુશન

એક્ટિવ મેટલ બ્રેઝિંગ (એએમબી) એ એક નોંધપાત્ર નવીનતા છે જે મેટલાઈઝેશન અને બ્રેઝિંગને એક, સરળ પ્રક્રિયામાં જોડે છે. બ્રેઝિંગ ફિલર મેટલમાં સીધા જ Ti, Zr, Nb, અથવા V જેવા સક્રિય તત્વોનો પરિચય કરીને આ પરિપૂર્ણ થાય છે. ઊંચા તાપમાને, આ તત્વો સિરામિક સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા કરે છે અને મેટાલિક બોન્ડ સ્ટ્રક્ચર સાથે પ્રતિક્રિયા સ્તર બનાવે છે. ઉદાહરણોમાં TiO, TiN અને Cu3Ti3Oનો સમાવેશ થાય છે. આ સ્તર બ્રેઝિંગ ફિલર મેટલને સિરામિક સપાટીને સીધી રીતે ભેજવા માટે પરવાનગી આપે છે.

પ્રક્રિયા લાક્ષણિકતાઓ:

• સરળ વર્કફ્લો: અલગ પ્રી-મેટલાઇઝેશન સ્ટેપની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે.

• લોઅર પ્રોસેસિંગ તાપમાન: બ્રેઝિંગ પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને થાય છે (800–950 °C).

• નિયંત્રિત વાતાવરણ: સક્રિય ઘટકોના ઓક્સિડેશનને રોકવા માટે શૂન્યાવકાશ અથવા ઉચ્ચ શુદ્ધતાના નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં પ્રદર્શન કરો.

• સામગ્રીની વર્સેટિલિટી: Al2O3, AlN અને Si3N4 જેવા સિરામિક્સ માટે યોગ્ય.