(Επιμεταλλωμένο ΚεραμικόΠαραγωγή απόWintrusetk)
Κεραμική επιμετάλλωσηείναι η τεχνική της απόθεσης μιας μεταλλικής επικάλυψης υψηλής πρόσφυσης σε μια κεραμική επιφάνεια. Αυτό είναι ένα ζωτικής σημασίας βήμα, καθώς τα κεραμικά είναι εγγενώς μη διαβρέξιμα στη συγκόλληση. Η επιμεταλλωμένη στρώση τα καθιστά συγκολλήσιμα, παρέχοντας την απαραίτητη βάση για τη δημιουργία ισχυρών συνδέσεων κεραμικού προς μέταλλο.
Παρακάτω είναι μια επισκόπηση των τεσσάρων βασικών μεθόδων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία σήμερα.
1. Μολυβδαίνιο-Μαγγάνιο (Mo-Mn)Μέθοδος: Το βιομηχανικό πρότυπο
ΤοMo-MnΗ διαδικασία είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη και καθιερωμένη τεχνολογία επιμετάλλωσης κεραμικών. Από τα μέσα του εικοστού αιώνα, ήταν η τυπική μέθοδος για την παραγωγή σφραγίδων υψηλής αξιοπιστίας σε ηλεκτρονικές εφαρμογές κενού και αεροδιαστημικές εφαρμογές.
Αρχή διαδικασίας:παρασκευή ενός πολτού από πυρίμαχη σκόνη μολυβδαινίου, σκόνη μαγγανίου και ενεργοποιητές (π.χ. Al2O3, SiO2 και CaO) σε ένα οργανικό συνδετικό. Αυτός ο πολτός εφαρμόζεται στην κεραμική επιφάνεια και συντήκεται σε υψηλές θερμοκρασίες (1300-1600°C) σε περιβάλλον υγρού υδρογόνου (σημείο δρόσου = +30°C).
Πλεονεκτήματα: Προσφέρει υψηλή αντοχή στεγανοποίησης (φτάνοντας έως και 60,2±7,7 MPa με την ενεργοποιημένη μέθοδο) και εξαιρετική στεγανότητα υπό κενό (με ρυθμό διαρροής τόσο χαμηλό όσο 2,3×10-11 Pa·m3/s). Η διαδικασία επιτρέπει πολλαπλούς κύκλους επανεργασίας και επωφελείται από ένα ευρύ, συγχωρητικό παράθυρο διαδικασίας.
Περιορισμοί:Οι υψηλές θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης ενδέχεται να αλλάξουν τα κεραμικά χαρακτηριστικά. Η διαδικασία απαιτεί τεράστιο εξοπλισμό κλιβάνων υδρογόνου, με αποτέλεσμα μεγάλο χρόνο κύκλου. Επιπλέον, είναι ασύμβατο με μη οξείδια κεραμικά όπως το AlN απουσία διαδικασίας προοξείδωσης.
2. Μέθοδος ταυτόχρονης ενεργοποίησης: Ενεργοποιήστε την καλωδίωση πολλαπλών επιπέδων
Η μέθοδος συν-φύσησης ενσωματώνει την επιμετάλλωση απευθείας στη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών. Η κύρια προϋπόθεση είναι η "συν-φύση πράσινου κεραμικού", η οποία περιλαμβάνει την μεταξοτυπία μιας πυρίμαχης πάστας μετάλλων (όπως βολφράμιο, μολυβδαίνιο ή μολυβδαίνιο-μαγγάνιο) σε μη καυσμένα (πράσινα) κεραμικά φύλλα. Αυτά τα φύλλα στη συνέχεια συνδέονται και συντήκονται μεταξύ τους για να ολοκληρώσουν τόσο την κεραμική πύκνωση όσο και την εσωτερική επιμετάλλωση σε ένα βήμα.
3. Χαλκός Άμεσης Συγκόλλησης (DBC)είναι βελτιστοποιημένο για απαγωγή ισχύος
Χαλκός Άμεσης Συγκόλλησης (DBC)αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 και εμπορεύτηκε αρχικά από την GE στις Ηνωμένες Πολιτείες. Έχει γίνει πλέον η τυπική τεχνολογία για μονάδες IGBT υψηλής ισχύος και υποστρώματα απαγωγής θερμότητας LED. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την άμεση συγκόλληση ενός φύλλου χαλκού σε ένα κεραμικό υπόστρωμα, με αποτέλεσμα μια δομή με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και ηλεκτρική μόνωση.
4. Active Metal Brazing (AMB): The One-Step Sealing Revolution
Το Active Metal Brazing (AMB) είναι μια σημαντική καινοτομία που συνδυάζει τη μεταλλοποίηση και τη συγκόλληση σε μια ενιαία, απλοποιημένη διαδικασία. Αυτό επιτυγχάνεται με την εισαγωγή ενεργών στοιχείων, όπως Ti, Zr, Nb ή V, απευθείας στο μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης. Σε υψηλές θερμοκρασίες, αυτά τα στοιχεία αντιδρούν χημικά με το κεραμικό για να δημιουργήσουν ένα στρώμα αντίδρασης με δομή μεταλλικού δεσμού. Παραδείγματα περιλαμβάνουν TiO, TiN και Cu3Ti3O. Αυτό το στρώμα επιτρέπει στο μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης να υγράνει απευθείας την κεραμική επιφάνεια.
Χαρακτηριστικά της διαδικασίας:
Απλοποιημένη ροή εργασίας: Εξαλείφει την ανάγκη για ξεχωριστό βήμα προμεταλλοποίησης.
Χαμηλότερες θερμοκρασίες επεξεργασίας: Η συγκόλληση πραγματοποιείται σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (800–950°C).
Ελεγχόμενη ατμόσφαιρα: Εκτελέστε σε κενό ή αδρανή ατμόσφαιρα υψηλής καθαρότητας για να αποτρέψετε την οξείδωση των ενεργών συστατικών.
Ευελιξία υλικού: Κατάλληλο για κεραμικά όπως Al2O3, AlN και Si3N4.
