(Cerámica metalizadaProducido porWintrusetk)
Metalización cerámicaEs la técnica de depositar un recubrimiento metálico altamente adherente sobre una superficie cerámica. Este es un paso vital ya que las cerámicas son inherentemente no humectables para soldar. La capa metalizada los hace soldables, proporcionando la base necesaria para formar fuertes conexiones cerámica-metal.
A continuación se muestra una descripción general de los cuatro métodos principales utilizados en la industria hoy en día.
1. Molibdeno-Manganeso (Mo-Mn)Método: el estándar industrial
elMo-MnEl proceso es la tecnología de metalización cerámica más utilizada y mejor establecida. Desde mediados del siglo XX, ha sido el método estándar para producir sellos de alta confiabilidad en aplicaciones aeroespaciales y electrónica de vacío.
Principio del proceso:preparar una suspensión de polvo de molibdeno refractario, polvo de manganeso y activadores (por ejemplo, Al2O3, SiO2 y CaO) en un aglutinante orgánico. Esta suspensión se aplica a la superficie cerámica y se sinteriza a altas temperaturas (1300-1600°C) en un ambiente húmedo de hidrógeno (punto de rocío = +30°C).
Ventajas: Ofrece una alta resistencia de sellado (que alcanza hasta 60,2 ± 7,7 MPa con el método activado) y una excelente estanqueidad al vacío (con una tasa de fuga tan baja como 2,3 × 10⁻¹¹ Pa·m³/s). El proceso permite múltiples ciclos de retrabajo y se beneficia de una ventana de proceso amplia e indulgente.
Limitaciones:Las altas temperaturas de sinterización pueden alterar las características cerámicas. El proceso requiere un enorme equipo de horno de hidrógeno, lo que resulta en un ciclo de tiempo largo. Además, es incompatible con cerámicas no oxidadas como el AlN en ausencia de un proceso de preoxidación.
2. Método de codisparo: habilite el cableado multicapa
El método de co-cocción incorpora la metalización directamente en el proceso de sinterización cerámica. La premisa principal es la "cocción conjunta de cerámica verde", que implica serigrafiar una pasta de metal refractario (como tungsteno, molibdeno o molibdeno-manganeso) sobre láminas de cerámica (verdes) sin cocer. Luego, estas láminas se unen y fusionan para completar tanto la densificación cerámica como la metalización interna en un solo paso.
3. Cobre adherido directamente (DBC)está optimizado para la disipación de energía
Cobre adherido directamente (DBC)fue desarrollado en la década de 1970 y comercializado originalmente por GE en los Estados Unidos. Ahora se ha convertido en la tecnología estándar para módulos IGBT de alta potencia y sustratos de disipación de calor LED. Este proceso incluye unir directamente una lámina de cobre a un sustrato cerámico, lo que da como resultado una estructura con alta conductividad térmica y aislamiento eléctrico.
4. Soldadura activa de metales (AMB): la revolución del sellado en un solo paso
Active Metal Brazing (AMB) es una innovación importante que combina metalización y soldadura fuerte en un proceso único y simplificado. Esto se logra introduciendo elementos activos, como Ti, Zr, Nb o V, directamente en el metal de aportación de soldadura fuerte. A altas temperaturas, estos elementos reaccionan químicamente con la cerámica para generar una capa de reacción con una estructura de enlace metálico. Los ejemplos incluyen TiO, TiN y Cu3Ti3O. Esta capa permite que el metal de aportación para soldadura fuerte humedezca la superficie cerámica directamente.
Características del proceso:
Flujo de trabajo simplificado: elimina la necesidad de un paso de premetalización independiente.
Temperaturas de procesamiento más bajas: la soldadura fuerte se produce a temperaturas relativamente bajas (800 a 950 °C).
Atmósfera Controlada: Realizar al vacío o atmósfera inerte de alta pureza para evitar la oxidación de los componentes activos.
Versatilidad del material: Adecuado para cerámicas como Al2O3, AlN y Si3N4.
