(Ceràmica metal·litzadaProduït perWintrusetk)
Metal·lització ceràmicaés la tècnica de dipositar un recobriment metàl·lic altament adherent sobre una superfície ceràmica. Aquest és un pas vital, ja que la ceràmica és inherentment inhumectable per soldar. La capa metal·litzada els fa soldables, proporcionant la base necessària per formar fortes connexions ceràmica-metall.
A continuació es mostra una visió general dels quatre mètodes principals utilitzats a la indústria actual.
1. Molibdè-manganès (Mo-Mn)Mètode: L'estàndard industrial
ElMo-MnEl procés és la tecnologia de metal·lització ceràmica més utilitzada i més consolidada. Des de mitjans del segle XX, ha estat el mètode estàndard per produir segells d'alta fiabilitat en aplicacions d'electrònica de buit i aeroespacial.
Principi del procés:preparant una purina de pols de molibdè refractari, pols de manganès i activadors (per exemple, Al2O3, SiO2 i CaO) en un aglutinant orgànic. Aquest purí s'aplica a la superfície ceràmica i s'sinteritza a altes temperatures (1300-1600 °C) en un ambient d'hidrogen humit (punt de rosada = +30 °C).
Avantatges: Ofereix una gran resistència de segellat (assolint fins a 60,2 ± 7,7 MPa amb el mètode activat) i una excel·lent hermeticitat al buit (amb una taxa de fuites tan baixa com 2,3 × 10⁻¹¹ Pa·m³/s). El procés permet múltiples cicles de retreball i es beneficia d'una finestra de procés àmplia i tolerant.
Limitacions:Les altes temperatures de sinterització poden alterar les característiques de la ceràmica. El procés requereix un equip de forn d'hidrogen enorme, el que resulta en un temps de cicle llarg. A més, és incompatible amb ceràmiques no òxides com l'AlN en absència d'un procés de pre-oxidació.
2. Mètode de co-comissió: activa el cablejat multicapa
El mètode de co-cocció incorpora la metal·lització directament al procés de sinterització ceràmica. La premissa principal és la "cococció conjunta de ceràmica verda", que implica la serigrafia d'una pasta metàl·lica refractària (com ara el tungstè, el molibdè o el molibdè-manganès) sobre làmines de ceràmica (verdes) sense cocció. Aquestes làmines s'uneixen i es fusionen per completar tant la densificació ceràmica com la metal·lització interna en un sol pas.
3. Coure enllaçat directe (DBC)està optimitzat per a la dissipació de potència
Coure enllaçat directe (DBC)va ser desenvolupat a la dècada de 1970 i comercialitzat originalment per GE als Estats Units. Ara s'ha convertit en la tecnologia estàndard per a mòduls IGBT d'alta potència i substrats de dissipació de calor LED. Aquest procés inclou unir directament una làmina de coure a un substrat ceràmic, donant lloc a una estructura amb alta conductivitat tèrmica i aïllament elèctric.
4. Active Metal Brazing (AMB): La revolució del segellat en un sol pas
L'Active Metal Brazing (AMB) és una innovació significativa que combina la metal·lització i la soldadura forta en un únic procés simplificat. Això s'aconsegueix introduint elements actius, com ara Ti, Zr, Nb o V, directament al metall d'aportació de soldadura. A altes temperatures, aquests elements reaccionen químicament amb la ceràmica per generar una capa de reacció amb una estructura d'enllaç metàl·lic. Alguns exemples inclouen TiO, TiN i Cu3Ti3O. Aquesta capa permet que el metall de farciment de la soldadura forta humiteixi directament la superfície ceràmica.
Característiques del procés:
Flux de treball simplificat: elimina la necessitat d'un pas de premetalització independent.
Temperatures de processament més baixes: la soldadura es produeix a temperatures relativament baixes (800-950 °C).
Atmosfera controlada: Realitzar en un buit o atmosfera inert d'alta puresa per evitar l'oxidació dels components actius.
Versatilitat del material: Apte per a ceràmiques com Al2O3, AlN i Si3N4.
