(السيراميك المعدنيمن إنتاجوينتروسيتك)
تعدين السيراميكهي تقنية ترسيب طلاء معدني شديد الالتصاق على سطح خزفي. هذه خطوة حيوية نظرًا لأن السيراميك بطبيعته غير قابل للحام. الطبقة المعدنية تجعلها قابلة للحام، مما يوفر الأساس اللازم لتشكيل وصلات قوية من السيراميك إلى المعدن.
فيما يلي نظرة عامة على الطرق الأساسية الأربعة المستخدمة في الصناعة اليوم.
1. الموليبدينوم-المنغنيز (Mo-Mn)الطريقة: المعيار الصناعي
المو-منهذه العملية هي تقنية تعدين السيراميك الأكثر استخدامًا والراسخة. منذ منتصف القرن العشرين، أصبحت الطريقة القياسية لإنتاج أختام عالية الموثوقية في الإلكترونيات الفراغية وتطبيقات الفضاء الجوي.
مبدأ العملية:تحضير ملاط من مسحوق الموليبدينوم المقاوم للحرارة، ومسحوق المنغنيز، والمنشطات (مثل Al2O3، وSiO2، وCaO) في مادة رابطة عضوية. يتم تطبيق هذا الملاط على سطح السيراميك وتكلس عند درجات حرارة عالية (1300-1600 درجة مئوية) في بيئة هيدروجينية رطبة (نقطة الندى = +30 درجة مئوية).
المزايا: إنه يوفر قوة إغلاق عالية (تصل إلى 60.2±7.7 ميجاباسكال مع الطريقة المفعلة) وتضييق ممتاز للفراغ (مع معدل تسرب منخفض يصل إلى 2.3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). تسمح العملية بدورات إعادة عمل متعددة وتستفيد من نافذة عملية واسعة ومتسامحة.
القيود:قد تؤدي درجات حرارة التلبيد المرتفعة إلى تغيير خصائص السيراميك. تتطلب العملية معدات ضخمة لفرن الهيدروجين، مما يؤدي إلى دورة زمنية طويلة. علاوة على ذلك، فهو غير متوافق مع السيراميك غير المؤكسد مثل AlN في غياب عملية الأكسدة المسبقة.
2. طريقة التشغيل المشترك: تمكين التوصيل متعدد الطبقات
تتضمن طريقة الحرق المشترك عملية المعدنة مباشرة في عملية تلبيد السيراميك. الفرضية الرئيسية هي "الحرق المشترك للسيراميك الأخضر"، والذي يتضمن طباعة الشاشة على عجينة معدنية مقاومة للحرارة (مثل التنغستن، الموليبدينوم، أو الموليبدينوم والمنغنيز) على صفائح السيراميك (الخضراء) غير المحترقة. يتم بعد ذلك ربط هذه الصفائح ودمجها معًا لإكمال تكثيف السيراميك والمعدنة الداخلية في خطوة واحدة.
3. النحاس المرتبط مباشرة (DBC)هو الأمثل لتبديد الطاقة
النحاس المرتبط مباشرة (DBC)تم تطويره في السبعينيات وتم تسويقه في الأصل بواسطة شركة جنرال إلكتريك في الولايات المتحدة. لقد أصبحت الآن التكنولوجيا القياسية لوحدات IGBT عالية الطاقة وركائز تبديد الحرارة LED. تتضمن هذه العملية ربط رقائق النحاس مباشرة بركيزة خزفية، مما ينتج عنه هيكل ذو موصلية حرارية عالية وعزل كهربائي.
4. اللحام المعدني النشط (AMB): ثورة الختم في خطوة واحدة
يعد Active Metal Brazing (AMB) ابتكارًا مهمًا يجمع بين المعدنة والنحاس في عملية واحدة مبسطة. يتم تحقيق ذلك عن طريق إدخال العناصر النشطة، مثل Ti، أو Zr، أو Nb، أو V، مباشرة إلى معدن حشو اللحام بالنحاس. عند درجات الحرارة المرتفعة، تتفاعل هذه العناصر كيميائيًا مع السيراميك لتكوين طبقة تفاعل ذات بنية رابطة معدنية. ومن الأمثلة على ذلك TiO، وTiN، وCu3Ti3O. تسمح هذه الطبقة لمعدن حشو النحاس بترطيب سطح السيراميك مباشرة.
خصائص العملية:
سير العمل المبسط: يلغي الحاجة إلى خطوة منفصلة قبل المعدنة.
درجات حرارة معالجة منخفضة: يتم إجراء عملية اللحام عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا (800-950 درجة مئوية).
جو خاضع للرقابة: يتم تنفيذه في فراغ أو جو خامل عالي النقاء لمنع أكسدة المكونات النشطة.
تعدد استخدامات المواد: مناسب للسيراميك مثل Al2O3 وAlN وSi3N4.
