У напредној производњи, керамика је, са својом врхунском изолацијом, високом топлотном проводљивошћу, отпорношћу на високе температуре и отпорношћу на корозију, постала незаменљиви кључни материјали у врхунским{0}}индустријама као што су електроника, ваздухопловство и медицина. Међутим, инхерентна не-проводљивост керамике ограничава њихову директну примену у везама кола, паковању и структурама међусобног повезивања. Да би се решио овај проблем, појавила се технологија метализованих керамичких компоненти, која служи као мост између света керамике и метала и постиже савршену фузију предности оба материјала.
Метализована керамика се односи на формирање густог, уједначеног и чврсто повезаног металног филма или премаза на површини керамичке подлоге путем физичких или хемијских метода, дајући јој проводљивост, лемљивост и способност повезивања са металним компонентама. Ова технологија не само да задржава одличне особине керамичке подлоге, већ јој даје и функције проводљивости и повезивања метала, и широко се користи у енергетским модулима, полупроводничким паковањима, вакуум уређајима, сензорима и високо{1}}поузданим електронским компонентама.
Реализација керамичке метализације ослања се на ефективну везу између метала и керамике. Његови основни принципи могу се широко категорисати у два типа: методе хемијске реакције и физичко таложење паре (ПВД).
Методе хемијских реакција првенствено стварају метализациони слој на површини керамике путем -синтеровања на високој температури или реакција хемијске редукције. Типичан пример је Мо-Мн метода и њени побољшани процеси. Ова метода меша металне прахове или оксиде молибдена (Мо) и мангана (Мн) да би се формирала суспензија, која се затим сито-штампа на керамичкој површини и синтерује на 1400 степени –1600 степени у редукционој атмосфери (као што је водоник). Током овог процеса, Мн делује као активатор, подстичући влажење и дифузију на граници између керамике-на-метал, формирајући снажну хемијску везу. Поред тога, активно лемљење метала (АМБ) такође спада у ову категорију. Користи лем који садржи активне елементе као што су Ти и Зр, који реагује са површином керамике током загревања да би створио прелазни слој са металним својствима, постижући директну везу између керамике и метала.
Физичко таложење паре (ПВД) је метода која користи магнетронско распршивање или вакуумско испаравање у вакуумском окружењу за испаравање и депоновање атома метала на површину керамике, формирајући металне филмове величине нано- до микрона-. Ова метода укључује ниске температуре обраде (обично испод 300 степени), производећи уједначене и{4}}филмове високе чистоће, што га чини погодним за-прецизне, високо интегрисане микроелектронске уређаје. Уобичајени депоновани метали укључују титанијум (Ти), хром (Цр), никл (Ни) и бакар (Цу), при чему Ти и Цр служе као прелазни слојеви за значајно побољшање адхезије метализоване керамике.
Ток процеса за метализовану керамику је сложен и прецизан, обично укључује следеће кључне кораке:
Предтретман подлоге: Прво, керамичка подлога се подвргава прецизном чишћењу коришћењем ултразвучних или мегазвучних техника чишћења како би се уклонило површинско уље, помоћна средства за синтеровање и честице загађивача, чиме се обезбеђује чистоћа површине. Након тога, третмани површинске активације, као што је нагризање плазмом или хемијски третман, се изводе да би се побољшала храпавост површине и активност, обезбеђујући "сидрене" структуре за адхезију металног слоја.
Припрема слоја метализације: Одговарајући метод метализације се бира на основу захтева примене. За процесе са дебелим{1}}филмом, метална паста се наноси на површину керамике помоћу сито штампе; за танкослојне-процесе, слој семена се наноси помоћу ПВД технологије. Ова фаза захтева строгу контролу дебљине премаза, уједначености и односа састава како би се осигурала стабилност накнадних процеса напредних керамичких металних делова високе чистоће.
Узорак и згушњавање: На основу семенског слоја, обрасци кола се дефинишу коришћењем техника фотолитографије, маскирања или ласерског гравирања. Затим се проводљиви метали као што је бакар згушњавају коришћењем процеса галванизације како би се формирале проводне стазе које испуњавају захтеве за ношење струје. ДПЦ (Дирецт Цоппер Платинг) технологија је репрезентативан пример, који омогућава високо{2}}прецизно ожичење са ширинама линија од 20–30 μм.
Топлотна обрада и синтеровање: Метализована керамика се подвргава високо-синтеровању или жарењу да би се унапредила згушњавање металних честица и побољшала чврстоћа везивања метализоване керамике од глинице. Неки производи високе{2}}поузданости захтевају секундарно синтеровање у сувој атмосфери водоника да би се додатно побољшала стабилност интерфејса.
Пост{0}}обрада и тестирање: Након што је прецизна метализована керамика метализована, треба је очистити са три нивоа чисте воде, осушити у вакууму и подвргнути испитивању чврстоће везивања, проводљивости и термичком циклусном тестирању како би се осигурало да производ испуњава захтеве за непропусност, отпорност на корозију и дугорочну{0}}поузданост.
Са брзим развојем 5Г комуникација, нових енергетских возила, паметних мрежа и врхунске медицинске опреме-, потражња за високо-снажним, високо интегрисаним и веома поузданим електронским материјалима за паковање расте из дана у дан. Метализована керамика од алуминијума за технологију лепљења, са својим одличним могућностима управљања топлотом, електричном изолацијом и структурном стабилношћу, постала је кључна технологија подршке за основне компоненте као што су енергетски модули, ИГБТ подлоге, вакуумски прекидачи, Кс- цеви и ЦТ детектори.
Било да се ради о метализованим керамичким шкољкама за енергетску електронику или{0}}прецизној метализацији алуминијумске керамике за сензоре, ова технологија континуирано покреће дубоку интеграцију науке о материјалима и производних процеса. У будућности, са побољшаном прецизношћу процеса и развојем нових система материјала, метализација керамике ће играти незаменљиву улогу у екстремнијим окружењима и сценаријима виших{2}}перформанси.
Често постављана питања
Q:Како се процењује адхезија слоја метализације за метализовану керамику алуминијум оксида?
A: Првенствено се квантификује кроз тестове на смицање и повлачење; апликације високе{0}}поузданости обично захтевају чврстоћу на смицање већу или једнаку 20 МПа. Поред тога, отпорност на топлотни замор се проверава кроз тестове термичког циклуса (нпр. 500 циклуса од -55 степени до +150 степени).
Q:Да ли се Мо-Мн метализована индустријска керамика од алуминијума може залемити након метализације?
A:Да. Слој метализације (као што је Мо-Мн+Ни или директна Ни/Ау обрада) нуди добру лемљивост, омогућавајући лемљење на проводнике или кућишта помоћу калај-оловног или-лема без олова. Препоручује се да се температура лемљења контролише између 280 степени и 300 степени не дуже од 5 секунди како би се спречило смањење адхезије.
Q:Како се обезбеђује конзистентност серије за прилагођену алуминијску керамику?
A: Кључне контролне тачке обухватају инспекцију серије керамичких подлога, верификацију вискозитета метализационих паста, периодичну калибрацију температурних профила пећи за синтеровање и 100% електрично испитивање готових производа. За сваку серију су обезбеђени свеобухватни извештаји о инспекцији и записи о следљивости.
контактирајте нас
Ако имате техничке потребе за високом{0}}прецизношћу, високом{1}}поузданошћуМетализована керамика за електротехникуили сте заинтересовани за прилагођени развој, контактирајте нас. Пружићемо вам професионална материјална решења и инжењерску подршку.
