V pokročilé výrobě se keramika se svou vynikající izolací, vysokou tepelnou vodivostí, odolností vůči vysokým teplotám a odolností proti korozi stala nepostradatelnými klíčovými materiály ve špičkových{0}}odvětvích, jako je elektronika, letecký průmysl a lékařství. Inherentní nevodivost keramiky však omezuje její přímé použití v obvodových spojích, obalech a propojovacích strukturách. K vyřešení tohoto problému se objevila technologie metalizovaných keramických komponentů, která slouží jako most mezi keramickým a kovovým světem a dosahuje dokonalého spojení výhod obou materiálů.
Metalizovaná keramika se vztahuje k vytvoření hustého, jednotného a pevně spojeného kovového filmu nebo povlaku na povrchu keramického substrátu fyzikálními nebo chemickými metodami, které mu propůjčují vodivost, pájitelnost a schopnost spojení s kovovými součástmi. Tato technologie si nejen zachovává vynikající vlastnosti keramického substrátu, ale také mu dodává funkce vodivosti a konektivity kovu a je široce používána ve výkonových modulech, polovodičových obalech, vakuových zařízeních, senzorech a vysoce spolehlivých elektronických součástkách.
Realizace keramické metalizace se opírá o efektivní spojení mezi kovem a keramickým rozhraním. Jeho základní principy lze obecně rozdělit do dvou typů: metody chemické reakce a fyzikální depozice z plynné fáze (PVD).
Metody chemických reakcí primárně vytvářejí metalizační vrstvu na keramickém povrchu prostřednictvím vysokoteplotního slinování nebo chemických redukčních reakcí. Typickým příkladem je metoda Mo-Mn a její vylepšené procesy. Tato metoda míchá prášky nebo oxidy molybdenu (Mo) a manganu (Mn) za vzniku kaše, která se poté sítotiskem-natiskne na keramický povrch a slinuje při 1400 stupních – 1600 stupních v redukční atmosféře (jako je vodík). Během tohoto procesu působí Mn jako aktivátor, podporuje smáčení a difúzi na rozhraní keramiky-k-kovu a vytváří silnou chemickou vazbu. Kromě toho do této kategorie spadá také aktivní kovové pájení (AMB). Využívá pájku obsahující aktivní prvky, jako je Ti a Zr, která během zahřívání reaguje s keramickým povrchem a vytváří přechodovou vrstvu s kovovými vlastnostmi, čímž je dosaženo přímého spojení mezi keramikou a kovem.
Fyzikální napařování (PVD) je metoda, která využívá magnetronové naprašování nebo vakuové napařování ve vakuovém prostředí k odpařování a ukládání atomů kovů na keramický povrch, čímž se vytvářejí kovové filmy o velikosti nano{0}} až mikronů-. Tato metoda zahrnuje nízké teploty zpracování (typicky pod 300 stupňů), vytváření stejnoměrných a vysoce{4}}čistých filmů, díky čemuž je vhodná pro vysoce-přesná, vysoce integrovaná mikroelektronická zařízení. Mezi běžné deponované kovy patří titan (Ti), chrom (Cr), nikl (Ni) a měď (Cu), přičemž Ti a Cr slouží jako přechodové vrstvy pro výrazné zvýšení adheze metalizované keramiky.
Tok procesu pro metalizovanou keramiku je složitý a přesný, obvykle zahrnuje následující klíčové kroky:
Předúprava podkladu: Za prvé, keramický substrát prochází přesným čištěním pomocí ultrazvukových nebo megasonických čisticích technik, aby se odstranil povrchový olej, slinovací pomůcky a částice kontaminantů, čímž je zajištěna čistota povrchu. Následně se provádějí povrchové aktivační úpravy, jako je plazmové leptání nebo chemické ošetření, aby se zlepšila drsnost povrchu a aktivita, poskytující "kotevní" struktury pro adhezi kovové vrstvy.
Příprava metalizační vrstvy: Na základě požadavků aplikace se zvolí vhodná metoda metalizace. U silnovrstvých procesů se kovová pasta nanáší na keramický povrch pomocí sítotisku; u tenkých-filmových procesů se vrstva zárodku nanáší pomocí technologie PVD. Tato fáze vyžaduje přísnou kontrolu tloušťky povlaku, stejnoměrnosti a poměru složení, aby byla zajištěna stabilita následných procesů vysoce čistého hliníku Precision Advanced Ceramic Metallization Parts.
Vzorování a zahušťování: Na základě vrstvy semen jsou definovány obvodové vzory pomocí technik fotolitografie, maskování nebo laserového leptání. Potom se vodivé kovy, jako je měď, zahušťují pomocí procesů galvanického pokovování, aby se vytvořily vodivé cesty, které splňují požadavky na přenos proudu. Reprezentativním příkladem je technologie DPC (Direct Copper Plating), která umožňuje vysoce přesné zapojení s šířkou vedení 20–30 μm.
Tepelné zpracování a slinování: Metalizovaná keramika prochází vysokoteplotním{0}}slinováním nebo žíháním, aby se podpořilo zhuštění kovových částic a zlepšila se pevnost spojení hliníkové metalizované keramiky. Některé vysoce-spolehlivé produkty vyžadují sekundární slinování v suché vodíkové atmosféře, aby se dále zlepšila stabilita rozhraní.
Post-zpracování a testování: Poté, co je přesná metalizovaná keramika pokovena, je třeba ji očistit třemi úrovněmi čisté vody, vysušit ve vakuu a podrobit zkouškám pevnosti spoje, vodivosti a teplotním cyklům, aby bylo zajištěno, že produkt splňuje požadavky na vzduchotěsnost, odolnost proti korozi a-dlouhodobou spolehlivost.
S rychlým rozvojem 5G komunikace, nových energetických vozidel, chytrých sítí a špičkových-zdravotnických zařízení se poptávka po vysoce-výkonných, vysoce integrovaných a vysoce spolehlivých elektronických obalových materiálech každým dnem zvyšuje. Technologie Alumina Metallized Ceramics for Bonding se svými vynikajícími schopnostmi tepelného managementu, elektrickou izolací a strukturální stabilitou se stala klíčovou podpůrnou technologií pro základní komponenty, jako jsou výkonové moduly, IGBT substráty, vakuové jističe, rentgenové trubice a CT detektory.
Ať už se jedná o pokovené keramické pláště pro výkonovou elektroniku nebo vysoce přesné{0}}kovování hliníkové keramiky pro senzory, tato technologie neustále pohání hlubokou integraci materiálové vědy a výrobních procesů. V budoucnu se zlepšenou přesností procesu a rozvojem nových materiálových systémů bude hrát keramická metalizace nezastupitelnou roli v extrémnějších prostředích a scénářích s vyšším-výkonem.
Často kladené otázky
Q:Jak se hodnotí přilnavost metalizační vrstvy pro keramiku metalizovanou oxidem hlinitým?
A: Primárně se kvantifikuje pomocí zkoušek pevnosti ve smyku a tahu; vysoce{0}}spolehlivé aplikace obvykle vyžadují pevnost ve smyku větší nebo rovnou 20 MPa. Odolnost proti tepelné únavě je navíc ověřována pomocí testů tepelného cyklování (např. 500 cyklů od -55 stupňů do +150 stupňů).
Q:Lze průmyslovou keramiku s metalizovaným oxidem hlinitým Mo-Mn po metalizaci pájet?
A:Ano. Pokovená vrstva (jako je Mo-Mn+Ni nebo přímé pokovování Ni/Au) nabízí dobrou pájitelnost a umožňuje pájení k vývodům nebo pouzdrům pomocí bezolovnaté nebo bezolovnaté pájky. Doporučuje se řídit teplotu pájení mezi 280° a 300°C po dobu ne delší než 5 sekund, aby se zabránilo snížení adheze.
Q:Jak je zajištěna konzistence šarže u Customized Alumina Ceramic?
A: Mezi klíčové kontrolní body patří kontrola šarží keramických substrátů, ověření viskozity metalizačních past, periodická kalibrace teplotních profilů slinovací pece a 100% elektrické testování hotových výrobků. Pro každou šarži jsou poskytovány komplexní kontrolní zprávy a záznamy o sledovatelnosti.
kontaktujte nás
Pokud máte technické požadavky na vysokou-přesnost a vysokou{1}}spolehlivostMetalizovaná keramika pro elektrotechnikunebo máte zájem o vývoj na míru, kontaktujte nás. Poskytneme vám profesionální materiálová řešení a technickou podporu.
