(سرامیک متالایزتولید شده توسطWintrusetk)

متالیزاسیون سرامیکتکنیکی است که یک پوشش فلزی با چسبندگی بالا بر روی سطح سرامیکی قرار می دهد. این یک گام حیاتی است زیرا سرامیک ها ذاتاً برای لحیم کاری خیس نمی شوند. لایه متالیزه آنها را قابل لحیم کاری می کند و پایه لازم برای ایجاد اتصالات سرامیکی به فلز را فراهم می کند. 

در زیر مروری بر چهار روش اصلی مورد استفاده در صنعت امروزی است.

1. مولیبدن- منگنز (Mo-Mn)روش: استاندارد صنعتی

راMo-Mnفرآیند متداول ترین و شناخته شده ترین تکنولوژی متالیزاسیون سرامیکی است. از اواسط قرن بیستم، این روش استاندارد برای تولید مهر و موم های با قابلیت اطمینان بالا در کاربردهای الکترونیک خلاء و هوافضا بوده است.

اصل فرآیند:تهیه دوغابی از پودر مولیبدن نسوز، پودر منگنز و فعال کننده ها (به عنوان مثال Al2O3، SiO2 و CaO) در یک بایندر آلی. این دوغاب بر روی سطح سرامیکی اعمال می شود و در دمای بالا (1300-1600 درجه سانتیگراد) در محیط هیدروژنی مرطوب (نقطه شبنم = 30+ درجه سانتیگراد) تف جوشی می شود.

مزایا: استحکام آب بندی بالا (با روش فعال شده تا 60.2±7.7 مگاپاسکال) و سفتی خلاء عالی (با نرخ نشتی کمتر از 2.3×10-11 Pa·m3/s) ارائه می دهد. این فرآیند امکان چرخه‌های دوباره کاری متعدد را فراهم می‌کند و از یک پنجره فرآیند گسترده و بخشنده بهره می‌برد.

محدودیت ها:دمای پخت بالا ممکن است خصوصیات سرامیکی را تغییر دهد. این فرآیند نیاز به تجهیزات بزرگ کوره هیدروژنی دارد که در نتیجه زمان چرخه طولانی را به همراه دارد. علاوه بر این، با سرامیک های غیر اکسیدی مانند AlN در غیاب فرآیند پیش اکسیداسیون ناسازگار است.

2. روش شلیک همزمان: سیم‌کشی چندلایه را فعال کنید

روش پخت همزمان متالیزاسیون را مستقیماً در فرآیند تف جوشی سرامیکی گنجانده است. فرض اصلی، "هم پختن سرامیک سبز" است که شامل چاپ روی صفحه یک خمیر فلز نسوز (مانند تنگستن، مولیبدن، یا مولیبدن- منگنز) بر روی ورق های سرامیکی پخته نشده (سبز) است. سپس این ورقه‌ها به هم چسبیده و ذوب می‌شوند تا هم تراکم سرامیکی و هم فلزی شدن داخلی در یک مرحله کامل شود.

3. مس با پیوند مستقیم (DBC)برای اتلاف نیرو بهینه شده است

مس با پیوند مستقیم (DBC)در دهه 1970 توسعه یافت و در ابتدا توسط GE در ایالات متحده تجاری شد. اکنون به فناوری استاندارد برای ماژول‌های IGBT پرقدرت و بسترهای اتلاف حرارت LED تبدیل شده است. این فرآیند شامل اتصال مستقیم یک فویل مسی به یک بستر سرامیکی است که در نتیجه ساختاری با رسانایی گرما و عایق الکتریکی بالا ایجاد می‌شود.

4. لحیم کاری فلزی فعال (AMB): انقلاب آب بندی یک مرحله ای

لحیم کاری فلزی فعال (AMB) یک نوآوری قابل توجه است که متالیزاسیون و لحیم کاری را در یک فرآیند واحد و ساده ترکیب می کند. این کار با وارد کردن عناصر فعال مانند Ti، Zr، Nb یا V، به طور مستقیم به فلز پرکننده لحیم کاری انجام می شود. در دماهای بالا، این عناصر از نظر شیمیایی با سرامیک واکنش داده و یک لایه واکنش با ساختار پیوند فلزی ایجاد می کنند. به عنوان مثال می توان به TiO، TiN و Cu3Ti3O اشاره کرد. این لایه به فلز پرکننده لحیم کاری اجازه می دهد تا سطح سرامیکی را مستقیماً مرطوب کند.

ویژگی های فرآیند:

• گردش کار ساده شده: نیاز به مرحله پیش فلزسازی جداگانه را از بین می برد.

• دماهای پردازش پایین تر: لحیم کاری در دماهای نسبتاً پایین (800 تا 950 درجه سانتیگراد) انجام می شود.

• اتمسفر کنترل شده: برای جلوگیری از اکسید شدن اجزای فعال در خلاء یا اتمسفر خنثی با خلوص بالا اجرا شود.

• تطبیق پذیری مواد: مناسب برای سرامیک هایی مانند Al2O3، AlN و Si3N4.