(Metalliseret keramikProduceret afWintrusetk)
Keramisk metalliseringer teknikken til at afsætte en meget klæbende metalbelægning på en keramisk overflade. Dette er et vigtigt skridt, da keramik i sagens natur er uvædeligt at lodde. Det metalliserede lag gør dem lodbare, hvilket giver det nødvendige grundlag for at danne stærke keramik-til-metal-forbindelser.
Nedenfor er en oversigt over de fire primære metoder, der bruges i branchen i dag.
1. Molybdæn-mangan (Mo-Mn)Metode: Industristandarden
DenMo-Mnproces er den mest anvendte og veletablerede keramiske metalliseringsteknologi. Siden midten af det tyvende århundrede har det været standardmetoden til fremstilling af højpålidelige tætninger i vakuumelektronik og rumfartsapplikationer.
Procesprincip:fremstilling af en opslæmning af ildfast molybdænpulver, manganpulver og aktivatorer (f.eks. Al2O3, SiO2 og CaO) i et organisk bindemiddel. Denne opslæmning påføres den keramiske overflade og sintres ved høje temperaturer (1300-1600°C) i et fugtigt brintmiljø (dugpunkt = +30°C).
Fordele: Den tilbyder høj tætningsstyrke (når op til 60,2±7,7 MPa med den aktiverede metode) og fremragende vakuumtæthed (med en lækagehastighed så lav som 2,3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). Processen giver mulighed for flere omarbejdningscyklusser og drager fordel af et bredt, tilgivende procesvindue.
Begrænsninger:Høje sintringstemperaturer kan ændre keramiske egenskaber. Processen nødvendiggør enormt brintovnsudstyr, hvilket resulterer i en lang cyklustid. Ydermere er det uforeneligt med ikke-oxid keramik såsom AlN i fravær af en præ-oxidationsproces.
2. Co-firing-metode: Aktiver Multilayer Wiring
Sambrændingsmetoden inkorporerer metallisering direkte i den keramiske sintringsproces. Hovedforudsætningen er "samfyring af grøn keramik", som involverer screen-print af en ildfast metalpasta (såsom wolfram, molybdæn eller molybdæn-mangan) på ubrændte (grønne) keramiske plader. Disse plader bindes derefter og smeltes sammen for at fuldende både keramisk fortætning og intern metallisering i ét trin.
3. Direkte bundet kobber (DBC)er optimeret til strømafbrydelse
Direkte bundet kobber (DBC)blev udviklet i 1970'erne og oprindeligt kommercialiseret af GE i USA. Det er nu blevet standardteknologien for højeffekt IGBT-moduler og LED-varmeafledningssubstrater. Denne proces omfatter direkte binding af en kobberfolie til et keramisk substrat, hvilket resulterer i en struktur med høj varmeledningsevne og elektrisk isolering.
4. Active Metal Brazing (AMB): The One-Step Sealing Revolution
Active Metal Brazing (AMB) er en væsentlig innovation, der kombinerer metallisering og slaglodning i en enkelt, forenklet proces. Dette opnås ved at indføre aktive elementer, såsom Ti, Zr, Nb eller V, direkte til loddefyldningsmetallet. Ved høje temperaturer reagerer disse elementer kemisk med keramikken for at generere et reaktionslag med en metallisk bindingsstruktur. Eksempler inkluderer TiO, TiN og Cu3Ti3O. Dette lag gør det muligt for loddefyldningsmetallet at fugte den keramiske overflade direkte.
Proces egenskaber:
Forenklet arbejdsgang: Eliminerer behovet for et separat præmetalliseringstrin.
Lavere forarbejdningstemperaturer: Lodning forekommer ved relativt lave temperaturer (800-950°C).
Kontrolleret atmosfære: Udfør i et vakuum eller en inert atmosfære med høj renhed for at forhindre oxidation af aktive komponenter.
Materiale alsidighed: Velegnet til keramik som Al2O3, AlN og Si3N4.
