(Céramique métalliséeProduit parWintrusetk)
Métallisation céramiqueest la technique consistant à déposer un revêtement métallique hautement adhérent sur une surface céramique. Il s’agit d’une étape vitale puisque les céramiques sont par nature immouillables à la soudure. La couche métallisée les rend soudables, fournissant ainsi la base nécessaire pour former des connexions céramique-métal solides.
Vous trouverez ci-dessous un aperçu des quatre principales méthodes utilisées aujourd’hui dans l’industrie.
1. Molybdène-Manganèse (Mo-Mn)Méthode : la norme industrielle
LeMo-MnLe procédé est la technologie de métallisation céramique la plus fréquemment utilisée et la mieux établie. Depuis le milieu du XXe siècle, cette méthode constitue la norme pour produire des joints de haute fiabilité dans les applications électroniques sous vide et aérospatiales.
Principe du processus :préparer une suspension de poudre de molybdène réfractaire, de poudre de manganèse et d'activateurs (par exemple Al2O3, SiO2 et CaO) dans un liant organique. Cette pâte est appliquée sur la surface céramique et frittée à haute température (1300-1600°C) dans un environnement humide d'hydrogène (point de rosée = +30°C).
Avantages : Il offre une résistance d'étanchéité élevée (atteignant jusqu'à 60,2 ± 7,7 MPa avec la méthode activée) et une excellente étanchéité au vide (avec un taux de fuite aussi faible que 2,3 × 10⁻¹¹ Pa·m³/s). Le processus permet plusieurs cycles de reprise et bénéficie d’une fenêtre de processus large et indulgente.
Limites :Des températures de frittage élevées peuvent altérer les caractéristiques de la céramique. Le processus nécessite d’énormes équipements de four à hydrogène, ce qui entraîne une longue durée de cycle. De plus, il est incompatible avec les céramiques non oxydes telles que l'AlN en l'absence de processus de pré-oxydation.
2. Méthode de co-cuisson : activer le câblage multicouche
La méthode de cocuisson intègre la métallisation directement dans le processus de frittage de la céramique. Le principe principal est la « cocuisson de céramique verte », qui consiste à sérigraphier une pâte métallique réfractaire (telle que le tungstène, le molybdène ou le molybdène-manganèse) sur des feuilles de céramique non cuites (vertes). Ces feuilles sont ensuite liées et fusionnées pour réaliser à la fois la densification céramique et la métallisation interne en une seule étape.
3. Cuivre à liaison directe (DBC)est optimisé pour la dissipation de puissance
Cuivre à liaison directe (DBC)a été développé dans les années 1970 et initialement commercialisé par GE aux États-Unis. Elle est désormais devenue la technologie standard pour les modules IGBT haute puissance et les substrats de dissipation thermique des LED. Ce processus consiste à lier directement une feuille de cuivre à un substrat céramique, ce qui donne une structure à haute conductivité thermique et isolation électrique.
4. Brasage actif des métaux (AMB) : la révolution du scellement en une étape
Le brasage actif des métaux (AMB) est une innovation significative qui combine la métallisation et le brasage en un seul processus simplifié. Ceci est accompli en introduisant des éléments actifs, tels que Ti, Zr, Nb ou V, directement dans le métal d'apport de brasage. À haute température, ces éléments réagissent chimiquement avec la céramique pour générer une couche de réaction avec une structure de liaison métallique. Les exemples incluent TiO, TiN et Cu3Ti3O. Cette couche permet au métal d’apport de brasage d’humidifier directement la surface céramique.
Caractéristiques du processus :
Flux de travail simplifié : élimine le besoin d'une étape de pré-métallisation distincte.
Températures de traitement plus basses : le brasage s'effectue à des températures relativement basses (800 à 950 ° C).
Atmosphère contrôlée : effectuer sous vide ou dans une atmosphère inerte de haute pureté pour éviter l'oxydation des composants actifs.
Polyvalence des matériaux : convient aux céramiques telles que Al2O3, AlN et Si3N4.
