1 تعارف
سیرامک مواد غیر نامیاتی غیر-دھاتی مواد کی ایک کلاس ہے جو قدرتی یا مصنوعی مرکبات سے تشکیل دینے اور اعلی-درجہ حرارت کی سنٹرنگ کے ذریعے بنتی ہے۔ وہ اعلی پگھلنے والے پوائنٹس، اعلی سختی، اور اعلی لباس مزاحمت جیسے فوائد کے مالک ہیں، اور وسیع اطلاق کے امکانات پیش کرتے ہوئے ساختی مواد اور فعال مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے [1]۔ سیرامک مواد کی sintering بنیادی طور پر ایک ایسا عمل ہے جس میں ایک یا زیادہ ٹھوس خام مال کے پاؤڈر اعلی-درجہ حرارت کے تحت مواد کی نقل و حمل سے گزرتے ہیں، جس کی وجہ سے پاؤڈر جمع اور کثافت ہوتا ہے۔ اس عمل میں عام طور پر کئی گھنٹے یا دسیوں گھنٹے لگتے ہیں۔ میکروسکوپی طور پر، sintering بڑھتی ہوئی کثافت اور طاقت کے طور پر ظاہر ہوتا ہے؛ بنیادی طور پر، یہ ذرہ کی سطح کی توانائی سے انٹرفیس توانائی تک توانائی میں کمی ہے، جو مختلف مقامات پر کیمیائی ممکنہ میلان کے تحت جوہری پھیلاؤ کے ذریعے کارفرما ہے، اور خوردبینی طور پر، یہ دانے کے درمیان چھیدوں کے خاتمے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے [2]۔
2 میٹالائزیشن کے عمل
2.1 براہ راست چڑھایا تانبے کی دھات کاری
ڈائریکٹ چڑھایا ہوا تانبے (DPC) میٹالائزیشن کے عمل میں، سبسٹریٹ کو لیزر سے ڈرل اور اچھی طرح صاف کرنے کے بعد، ایک بیج کی تہہ صاف، خشک سیرامک سبسٹریٹ پر جمع کی جاتی ہے۔ اس کے بعد ایک خشک فلم لگائی جاتی ہے، اس کے بعد ترقی اور نمائش ہوتی ہے، اور اس کے بعد مطلوبہ دھاتی سرکٹری پیدا کرنے کے لیے الیکٹروپلاٹنگ کی جاتی ہے۔ اس کے بعد، اضافی خشک فلم اور بیج کی تہہ کو ہٹا دیا جاتا ہے، اور تانبے کی سطح پر ایک غیر-فعال دھات کو لیپ کیا جاتا ہے تاکہ بعد میں بریزنگ کے عمل کے لیے تانبے کی تہہ کی حفاظت کی جا سکے۔
اگرچہ DPC سیرامک سبسٹریٹس اعلی تھرمل چالکتا، اعلی سرکٹ کی درستگی، اور -بذریعہ ہول انٹر کنکشن کے ذریعے پیکیجنگ والیوم کو کم کرنے جیسے فوائد پیش کرتے ہیں، الیکٹروپلاٹنگ کے عمل کی رکاوٹوں کی وجہ سے تانبے کی تہہ کی موٹائی عام طور پر 150 μm سے زیادہ تک محدود نہیں ہوتی ہے۔ فی الحال، DPC ٹیکنالوجی بنیادی طور پر ہائی-پاور LEDs کی پیکیجنگ میں استعمال ہوتی ہے۔ ہائی-گرمی-جنریشن ایپلی کیشنز جیسے کہ ہائی-چمک والی ایل ای ڈی اور گہری-الٹرا وائلٹ ایل ای ڈی، گرمی کی کھپت کے لیے نہ صرف ایک اعلی-تھرمل-کنڈکٹیویٹی سبسٹریٹ کی پچھلی طرف کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ فرنٹ-مٹیریل کی سائیڈ پیکنگ کی صلاحیت پر بھی غور کرنا چاہیے۔ روایتی رال پیکیجنگ مواد بالائے بنفشی روشنی اور اعلی درجہ حرارت کے تحت عمر بڑھنے اور ناکامی کا شکار ہیں۔ لہٰذا، موجودہ تحقیق میں غیر نامیاتی یا دھاتی مواد جیسے کاولن، نکل، اور تانبے کو ڈی پی سی سبسٹریٹس پر ڈیم کے ڈھانچے بنانے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے، جو شفاف کوارٹج انکیپسولیشن کے ساتھ مل کر، ڈیوائس کی وشوسنییتا کو بہتر بناتا ہے [3]۔
فی الحال، براہ راست چڑھایا ہوا تانبے کی دھات کاری کے عمل کو بڑے پیمانے پر لاگو کیا گیا ہے، لیکن اسے اب بھی مسائل کا سامنا ہے جیسے کہ کم کارکردگی، ناقص بھرنے کے ذریعے-، اور غسل کی کمزور استعداد۔ ان میں، ناقص بذریعہ- بھرنا آلہ کی کارکردگی، استحکام، اور قابل اعتماد کو متاثر کر سکتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ الیکٹروپلاٹنگ کے دوران، تانبے کے ذریعے کی سطح پر زیادہ آسانی سے جمع ہونے کا رجحان ہوتا ہے، جس کی وجہ سے اندرونی حصے کو مکمل طور پر بھرنے سے پہلے ہی بند ہو جاتا ہے، اور آخر کار ذریعے کے اندر خالی جگہیں بن جاتی ہیں۔ فلنگ کے ذریعے الیکٹروپلیٹڈ کا معیار پلیٹنگ کرنٹ اور اضافی فارمولیشن سے متاثر ہوتا ہے۔ پلیٹنگ سلوشن کمپوزیشن اور معاون عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بنانے سے -فائلنگ کوالٹی بہتر ہو سکتی ہے۔
مزید برآں، DPC سیرامک سبسٹریٹس کو الیکٹروپلٹنگ کے دوران مسائل کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے، بشمول بہت زیادہ چڑھانے کا وقت، غیر-کوٹنگ کی یکساں موٹائی، اور کوٹنگ کے اندر میکروسکوپک بقایا دباؤ۔ ان میں سے، ضرورت سے زیادہ بقایا تناؤ کوٹنگ کریکنگ یا وارپنگ کا سبب بن سکتا ہے، اور تانبے کی تہہ کے اندر بقایا تناؤ کا جمع ہونا سیرامک سبسٹریٹ کے تھرمل استحکام کو متاثر کر سکتا ہے [4]۔
2.2 براہ راست بندھے ہوئے تانبے کا طریقہ
ڈائریکٹ بانڈڈ کاپر (DBC) ٹیکنالوجی کا آغاز سب سے پہلے برجیس ایٹ ال نے کیا تھا۔ 1973 میں [5]۔ اس کا بنیادی اصول یہ ہے کہ تانبے کے ورق کی سطح پر آکسائیڈ کی تہہ اعلی درجہ حرارت پر Cu–O eutectic پگھلتی ہے۔ یہ پگھلا بہترین گیلا کرنے کی خصوصیات رکھتا ہے اور، 1065 ڈگری کے eutectic درجہ حرارت پر، سیرامک سبسٹریٹ کو غیر رد عمل والے تانبے کے ورق کے ساتھ مؤثر طریقے سے جوڑ سکتا ہے، ٹھنڈک اور مضبوطی کے بعد مضبوط بانڈ کو یقینی بناتا ہے۔
1065 ڈگری کے قریب، Cu–O eutectic مرحلہ بنتا ہے۔ چونکہ خالص تانبے کا پگھلنے کا نقطہ 1083 ڈگری ہے، اس لیے eutectic بانڈنگ 1065 ڈگری سے 1083 ڈگری کے درجہ حرارت کی حد میں ہونی چاہیے، اصل آپریشنز زیادہ تر 1070 ڈگری اور 1075 ڈگری کے درمیان مرکوز ہوتے ہیں۔ ٹھنڈک کے دوران، Cu–O eutectic میں سپر سیچوریٹڈ آکسیجن Cu₂O کے طور پر تیز ہوتی ہے۔ Al₂O₃ یا AlN سیرامکس میں، اضافی ردعمل کی مصنوعات جیسے CuAlO₂ اور CuAl₂O₄ بھی ظاہر ہو سکتے ہیں [5]۔ eutectic مائع کی تشکیل اور اس میں آکسیجن کا مواد بانڈنگ کی تاثیر کے لیے اہم ہے۔ یہ دیکھتے ہوئے کہ تانبے کے پگھلنے میں آکسیجن کے پھیلاؤ کی شرح انتہائی کم ہے (10⁻⁵ cm²/s)، بانڈنگ کے عمل کے دوران کافی آکسیجن متعارف کرانا مشکل ہے۔ لہذا، تانبے کے ورق کا پری آکسیڈیشن عام طور پر تانبے کے ورق کی سطح پر Cu₂O بنانے کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ eutectic مائع کی تشکیل کو فروغ دیا جا سکے۔ تانبے میں آکسیجن کا مواد بانڈنگ انٹرفیس کی طاقت کو بھی نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے، اس لیے اس پیرامیٹر کا درست کنٹرول بانڈنگ کی کارکردگی کو یقینی بنانے کا ایک بنیادی پہلو ہے [6]۔
براہ راست بندھے ہوئے تانبے کے عمل کو استعمال کے لیے مخصوص ذیلی جگہوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ خالص تانبے کے پگھلنے میں Al₂O₃، AlN، اور Si₃N₄ پر کم گیلے ہونے کی صلاحیت ہوتی ہے، رابطے کے زاویے 130 ڈگری سے زیادہ ہوتے ہیں۔ بانڈنگ کے دوران آکسیجن کے جزوی دباؤ اور تانبے کے پگھلنے کے آکسیجن مواد کو بڑھانے سے، Al₂O₃ سطحوں پر رابطے کے زاویے کو بہت کم کیا جا سکتا ہے [7]۔ اگرچہ بانڈنگ کے دوران آکسیجن کے جزوی دباؤ کو بڑھا کر، ویکیوم ماحول میں بانڈنگ، یا بانڈنگ کے وقت کو بڑھا کر بھی AlN پر گیلے پن کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، لیکن اثر بہت محدود ہے [8]۔ لہذا، AlN کو عام طور پر Al₂O₃ کی سطحی پرت بنانے کے لیے پہلے سے-آکسائڈائز کیا جاتا ہے، اور پھر مندرجہ بالا طریقوں سے بانڈ کیا جاتا ہے۔ تاہم، ان طریقوں میں سے کوئی بھی آسانی سے Si₃N₄ پر تانبے کے پگھلنے کی صلاحیت کو بہتر نہیں بنا سکتا، اس لیے DBC کا اطلاق Si₃N₄ پر شاذ و نادر ہی ہوتا ہے۔
2.3 ایکٹو میٹل بریزنگ میٹالائزیشن
نئی توانائی کی گاڑیوں کی صنعت میں، SiC ماڈیولز کو بہت زیادہ اہمیت دی جاتی ہے۔ تاہم، جب SiC پاور ڈیوائسز کے جنکشن کا درجہ حرارت 250 ڈگری تک بڑھ جاتا ہے، تو اعلی-درجہ حرارت کے حالات کے تحت DBC سیرامک سبسٹریٹس کی ناقص درجہ حرارت-سائیکل قابل اعتماد ان کے اطلاق کو محدود کر دیتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، محققین نے AMB (ایکٹو میٹل بریزڈ) سیرامک سبسٹریٹس تیار کیے۔
سب سے پہلے، سولڈر کی ایک پتلی تہہ صاف سیرامک سبسٹریٹ پر لگائی جاتی ہے۔ اس کے بعد تانبے کے ورق کو سولڈر پر رکھا جاتا ہے، اور اسمبلی کو ویکیوم ماحول میں 800 ڈگری سے 950 ڈگری پر گرم کیا جاتا ہے تاکہ ٹانکا لگانا پگھل جائے۔ ٹھنڈا ہونے پر، ایک مضبوط جوڑ بنتا ہے۔ اس کے بعد، گیلی اینچنگ کا استعمال دھاتی پیٹرن بنانے کے لیے کیا جاتا ہے تاکہ ہائی-پاور ڈیوائسز کے برقی انٹرکنکشن کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔
چونکہ روایتی دھاتیں عام طور پر سیرامک سبسٹریٹس پر ناقص گیلے پن کی نمائش کرتی ہیں، اس لیے فعال دھاتی سولڈر عام طور پر گیلے پن کو بہتر بنانے اور جوڑوں کی طاقت کو بڑھانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ ایکٹو میٹل سولڈرز میں کم از کم ایک فعال دھاتی عنصر ہوتا ہے، جس میں Ti اور lanthanide عناصر فی الحال اہم فعال عناصر ہیں۔ AMB کے عمل میں عام طور پر استعمال ہونے والے ایکٹو سولڈرز میں Sn–Ag–Ti اور Ag–Cu–Ti سسٹم شامل ہیں، جہاں Ti سولڈر اور سیرامک کے درمیان گیلے پن کو بہتر بنانے کے لیے فعال دھات کے طور پر کام کرتا ہے، جب کہ Sn اور Ag پگھلنے کے نقطہ کو کم کرنے اور جوائنٹ کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے کام کرتے ہیں۔
تاہم، AMB کے عمل کو ہائی ویکیوم یا حفاظتی ماحول کے تحت انجام دیا جانا چاہیے، جو اس کے عمل کے قابل اطلاق کو محدود کرتا ہے۔ اس حد کو دور کرنے کے لیے، محققین نے Reactive Air Brazing (RAB) ٹیکنالوجی تیار کی ہے، جسے ہوا میں انجام دیا جا سکتا ہے۔ RAB میں استعمال ہونے والی بریزنگ فلر میٹلز بنیادی طور پر نوبل دھاتوں (جیسے Ag, Ag–Pd alloys) اور دھاتی آکسائیڈز (جیسے CuO، V₂O₅ [9]، Nb₂O₅، SiO₂، اور Al₂TiO₅) پر مشتمل ہوتی ہیں، اس طرح جوائنٹ کو اچھی طرح سے ختم کیا جاتا ہے۔ RAB کے دوران، دھاتی آکسائیڈز سیرامک سبسٹریٹ کی سطح پر قائم رہ سکتے ہیں اور اس کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتے ہیں، پگھلی ہوئی فلر میٹل اور انٹرفیس کی ہم آہنگی کے عمل کے ذریعے سیرامک سبسٹریٹ کی گیلی صلاحیت کو بڑھاتے ہیں۔ دریں اثنا، نوبل دھاتوں کی اچھی لچک جوڑوں میں اندرونی تھرمل دباؤ کو دور کرنے میں مدد کرتی ہے، اور دھاتی آکسائیڈز کا اضافہ جوائنٹ اور سیرامک میٹرکس کے درمیان CTE کی عدم مطابقت سے پیدا ہونے والے بقایا دباؤ کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔
ایکٹو میٹل بریزنگ میٹالائزیشن فوائد پیش کرتی ہے جیسے کہ سادہ آلات اور عمل، اعلی وشوسنییتا، اور سیرامک سبسٹریٹ کی قسموں پر کوئی پابندی نہیں، یہ ہائی-پاور ڈیوائس ایپلی کیشنز کے لیے سب سے زیادہ امید افزا میٹلائزیشن کا عمل بناتی ہے۔ تاہم، ہائی-پاور الیکٹرانک ڈیوائس انڈسٹری کی تیز رفتار ترقی کے پیش نظر، مشینی خصوصیات اور AMB پروسیسز کی طویل مدتی آپریشنل وشوسنییتا پر اعلیٰ معیارات رکھے جا رہے ہیں، جس کے لیے مسلسل اصلاح اور بہتری کی ضرورت ہے۔ ایک ہی وقت میں، AMB سیرامک سبسٹریٹس کو ڈی بی سی سبسٹریٹس کی طرح ناکافی سرکٹ کی درستگی کی اسی تکنیکی رکاوٹ کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ اگر ڈی پی سی کے عمل کے مقابلے میں سرکٹ کی درستگی کو حاصل کرنے کے لیے نئی ٹیکنالوجیز تیار کی جا سکتی ہیں، تو توقع کی جاتی ہے کہ اے ایم بی سیرامک سبسٹریٹس مستقبل میں اسی طرح کے دیگر ذیلی ذخیروں کی جگہ لے لیں گے، جو بہت زیادہ ایپلی کیشن کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں [4]۔
2.4 لیزر-حوصلہ افزائی دھات کاری
لیزر-حوصلہ افزائی شدہ میٹلائزیشن کے عمل میں، ایک لیزر بیم کا استعمال سیرامک سبسٹریٹ پر مشتمل ایلومینیم-کو منتخب طور پر شعاع کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ شعاع زدہ سیرامک مواد کو چالو دھاتی ایٹموں میں کم کر دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد سبسٹریٹ کو Cu²⁺ پر مشتمل ایک الیکٹرولیس پلیٹنگ محلول میں ڈبو دیا جاتا ہے، جہاں فعال ایٹم Cu²⁺ کی کمی اور شعاع زدہ علاقوں پر اس کے جمع ہونے کو فروغ دیتے ہیں، جس سے دھاتی سرکٹ کے نمونے بنتے ہیں [10]۔
الیکٹرو لیس پلاٹنگ ایک خودکار ریڈوکس عمل ہے جس کے لیے بیرونی کرنٹ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ محلول میں کیمیکل کم کرنے والے ایجنٹوں کے ذریعہ دھاتی آئنوں کو ٹھوس دھات میں کم کر دیا جاتا ہے [11]، اور اس کمی کو چلانے والی توانائی محلول میں کیمیائی کم کرنے والے ایجنٹوں سے آتی ہے۔ عام طور پر، پلاٹنگ غسل میں دھاتی آئنوں کو آسانی سے بے ساختہ کم نہیں کیا جاتا ہے، اور دھاتی نیوکلیشن کے لیے ایکٹیویشن انرجی کو کم کرنے کے لیے اکثر ایک درمیانی میڈیم کے طور پر ایک اتپریرک کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک بار جب اتپریرک ذرات کامیابی سے سبسٹریٹ کی سطح پر جمع ہو جاتے ہیں، بڑے پیمانے پر دھاتی جمع کو متحرک کیا جا سکتا ہے۔
لیزر-حوصلہ افزائی شدہ دھات کاری عام طور پر ایلومینیم پر کی جاتی ہے-جس میں سبسٹریٹس ہوتے ہیں کیونکہ لیزر شعاع ریزی سے متحرک ال ایٹم بن سکتے ہیں۔ تاہم، ال ایٹموں کی اتپریرک کارکردگی مثالی نہیں ہے، اور جمع کرنے کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے دیگر اتپریرک کی ضرورت ہے۔
لیزر-حوصلہ افزائی شدہ دھات کاری کے عمل کا ڈیزائن لیزر پیرامیٹرز، سیرامک سبسٹریٹ کی خصوصیات، اور الیکٹروپلاٹنگ عمل کے پیرامیٹرز کے لیے انتہائی حساس ہے۔ اگرچہ یہ تکنیک تانبے کے الیکٹروپلاٹنگ کے لاگت کے فائدے کو LAM (لیزر-اسسٹڈ میٹالائزیشن) کے عمل کے اعلی سرکٹ کے ساتھ جوڑتی ہے، لیکن لیزر آلات کی زیادہ قیمت اور الیکٹرو لیس پلیٹنگ کی وجہ سے ماحولیاتی آلودگی اس کے مزید وسیع پیمانے پر اختیار کو محدود کرنے والے اہم عوامل ہیں۔
2.5 موٹی-فلم میٹلائزیشن
موٹی-فلم میٹالائزیشن میں سیرامک سبسٹریٹس پر سیلنگ، کنڈکٹرز (سرکٹ وائرنگ)، ریزسٹرس، وغیرہ کے لیے دھات کی تہوں کو اسکرین- پرنٹ کرنا شامل ہے، اس کے بعد بریزنگ میٹل لیئرز، سرکٹس، اور لیڈ اٹیچمنٹ پوائنٹس بنانے کے لیے سنٹرنگ شامل ہے۔ موٹی-فلم پیسٹ عام طور پر دھاتی پاؤڈرز پر مشتمل ہوتے ہیں جن کے ذرات کے سائز 1.5 μm کے ارد گرد ہوتے ہیں، چند فیصد مستقل بائنڈر، اور ایک نامیاتی گاڑی (بشمول نامیاتی سالوینٹس، گاڑھا کرنے والے، سرفیکٹینٹس وغیرہ)، جو بال ملنگ اور مکسنگ کے ذریعے تیار کی جاتی ہے۔ موٹی-فلم میٹالائزیشن کے مراحل میں عام طور پر شامل ہیں: پیٹرن ڈیزائن اور آرٹ ورک کی تیاری، پیسٹ کی تیاری، اسکرین پرنٹنگ، خشک کرنا، اور سنٹرنگ [12]۔
موٹی-فلم میٹالائزیشن اسکرین پرنٹنگ کے اصول کو استعمال کرتی ہے۔ سب سے پہلے، پیکیجنگ یا الیکٹرانک اجزاء جیسے ریزسٹرس کے لیے درکار دھاتی تہوں کو ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامک سبسٹریٹ سے منسلک کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، دھات کی تہوں اور الیکٹرانک اجزاء کو اعلی-درجہ حرارت کی سنٹرنگ کے ذریعے سیرامک سبسٹریٹ کی سطح سے جوڑ دیا جاتا ہے، جس سے تمام حصوں کے درمیان مضبوط رابطہ قائم ہوتا ہے۔ اس عمل میں الیکٹرانک ڈیوائس پیکیجنگ اور سرکٹ وائرنگ میں وسیع ایپلی کیشنز ہیں۔ موٹی-فلم میٹالائزیشن کے معیار کو متاثر کرنے والا اہم عنصر کنڈکٹیو پیسٹ ہے۔ اس کی ساخت بنیادی طور پر دھاتی پاؤڈر (1–5 μm)، شیشہ، بائنڈر، اور ایک نامیاتی گاڑی پر مشتمل ہوتی ہے جسے بال ملنگ کے ذریعے ملایا جاتا ہے [13]۔
موٹی-فلم میٹالائزیشن کا طریقہ سیرامک کی وسیع اقسام پر لاگو ہوتا ہے اور اس کا ایک سادہ عمل ہوتا ہے [14]۔ تاہم، اسکرین کے سائز اور کنڈکٹیو پیسٹ سے محدود، 60 μm سے کم لائن کی چوڑائی کے ساتھ تاروں کو بنانا مشکل ہے۔ دھات کی تہہ کی برقی خصوصیات اور چپکنے والی طاقت نسبتاً ناقص ہے، جو اسے صرف کم طاقت اور سائز کی ضروریات والے الیکٹرانک آلات کے لیے موزوں بناتی ہے۔ ایلومینیم نائٹرائڈ موٹی-فلم میٹالائزیشن کے لیے خاص طور پر موزوں کنڈکٹیو پیسٹ اب بھی نسبتاً کم ہیں، اور تجارتی طور پر دستیاب پیسٹ فارمولیشن براہ راست لاگو نہیں ہوتے ہیں۔ دوسری صورت میں، انٹرفیس میں چھالے پڑ سکتے ہیں [15]۔
2.6 پتلا-فلم میٹلائزیشن
پتلی-فلم میٹالائزیشن ایک ایسا عمل ہے جس میں دھاتی مواد کو بخارات بنا کر سیرامک سطحوں پر جسمانی بخارات جمع کرنے کے طریقوں سے جمع کیا جاتا ہے جیسے ویکیوم بخارات یا ایک پتلی دھاتی فلم بنانے کے لیے اسپٹرنگ، اس کے بعد ماسکنگ، اینچنگ، اور میٹالائزڈ سرکٹ پیٹرن بنانے کے لیے دیگر اقدامات۔
اصولی طور پر، یہ عمل وانپیکرن یا پھٹنے کے ذریعے مختلف ذیلی مادوں پر مائکرون-پیمانے پر یکساں دھاتی فلمیں بنا سکتا ہے۔ تاہم، سیرامکس اور دھاتی تانبے کے درمیان تھرمل توسیعی گتانک میں نمایاں فرق کی وجہ سے، ایلومینیم نائٹرائڈ سیرامکس پر تانبے کا براہ راست ذخیرہ دھات اور سیرامک کی تہوں کے درمیان بڑے دباؤ کو متعارف کرواتا ہے، جس سے سیرامک میں کوٹنگ کی چپکنے والی طاقت اور سبسٹریٹ کے تھرمل سائیکلنگ کے استحکام کو متاثر ہوتا ہے۔ لہذا، حالیہ برسوں میں، کثیر پرت جمع کرنے کے طریقے مقبول ہو گئے ہیں۔ پہلی پرت عام طور پر ایک Ti پرت ہوتی ہے، اور دوسری پرت کا انتخاب دھاتوں جیسے Cu، Ag، یا Au سے کیا جاتا ہے۔ جب ایک ہی پرت میں ڈس لوکیشن سلپ اور تعاملات بڑے اندرونی دباؤ کی وجہ سے دوسری پرت میں منتقل ہوتے ہیں، تو دھاتی تہہ کے اندرونی دباؤ سے بھی نجات مل جاتی ہے۔
پتلی-فلم میٹالائزیشن اعلیٰ معیار، مضبوط چپکنے والی، یکساں کوٹنگز، اور عمدہ پیٹرن ریزولوشن پیش کرتی ہے۔ تاہم، یہ صرف بہت ہی پتلی دھاتی تہیں پیدا کر سکتا ہے، اور تیاری کا عمل نسبتاً پیچیدہ ہے، جس میں متعدد مراحل شامل ہیں جن میں سطح کا علاج، دھات جمع کرنا، اور علاج کے بعد-علاج کے لیے عمل کے پیرامیٹرز پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے نتیجے میں اعلی مینوفیکچرنگ لاگت آتی ہے، جس کی وجہ سے اس کی ترقی کو سختی سے روکا جاتا ہے۔