(Ceramica metallizzataProdotto daWintrusek)
Metallizzazione ceramicaè la tecnica di deposito di un rivestimento metallico altamente aderente su una superficie ceramica. Questo è un passaggio fondamentale poiché la ceramica è intrinsecamente non bagnabile da saldare. Lo strato metallizzato li rende saldabili, fornendo la base necessaria per formare forti connessioni ceramica-metallo.
Di seguito è riportata una panoramica dei quattro metodi principali utilizzati oggi nel settore.
1. Molibdeno-Manganese (Mo-Mn)Metodo: lo standard industriale
IlLun-MnIl processo è la tecnologia di metallizzazione ceramica più frequentemente utilizzata e consolidata. Dalla metà del XX secolo, è stato il metodo standard per la produzione di tenute ad alta affidabilità nell'elettronica del vuoto e nelle applicazioni aerospaziali.
Principio del processo:preparare una sospensione di polvere refrattaria di molibdeno, polvere di manganese e attivatori (ad esempio Al2O3, SiO2 e CaO) in un legante organico. Questa sospensione viene applicata alla superficie ceramica e sinterizzata ad alte temperature (1300-1600°C) in un ambiente umido di idrogeno (punto di rugiada = +30°C).
Vantaggi: Offre un'elevata resistenza alla tenuta (raggiungendo fino a 60,2±7,7 MPa con il metodo attivato) ed un'eccellente tenuta al vuoto (con un tasso di perdita pari a 2,3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). Il processo consente molteplici cicli di rilavorazione e beneficia di una finestra di processo ampia e tollerante.
Limitazioni:Temperature di sinterizzazione elevate possono alterare le caratteristiche della ceramica. Il processo richiede enormi apparecchiature per forni a idrogeno, con conseguente lungo tempo di ciclo. Inoltre, è incompatibile con ceramiche non ossidiche come AlN in assenza di un processo di preossidazione.
2. Metodo di co-combustione: abilita il cablaggio multistrato
Il metodo di co-cottura incorpora la metallizzazione direttamente nel processo di sinterizzazione della ceramica. La premessa principale è la "cottura della ceramica verde", che prevede la serigrafia di una pasta metallica refrattaria (come tungsteno, molibdeno o molibdeno-manganese) su fogli di ceramica cruda (verde). Questi fogli vengono quindi incollati e fusi insieme per completare sia la densificazione della ceramica che la metallizzazione interna in un unico passaggio.
3. Rame legato direttamente (DBC)è ottimizzato per la dissipazione di potenza
Rame legato direttamente (DBC)è stato sviluppato negli anni '70 e originariamente commercializzato da GE negli Stati Uniti. Ora è diventata la tecnologia standard per i moduli IGBT ad alta potenza e i substrati di dissipazione del calore dei LED. Questo processo prevede il collegamento diretto di un foglio di rame a un substrato ceramico, ottenendo una struttura con elevata conduttività termica e isolamento elettrico.
4. Brasatura attiva dei metalli (AMB): la rivoluzione della sigillatura in un unico passaggio
Active Metal Brazing (AMB) è un'innovazione significativa che combina la metallizzazione e la brasatura in un unico processo semplificato. Ciò si ottiene introducendo elementi attivi, come Ti, Zr, Nb o V, direttamente nel metallo d'apporto per brasatura. Ad alte temperature, questi elementi reagiscono chimicamente con la ceramica per generare uno strato di reazione con una struttura di legame metallico. Gli esempi includono TiO, TiN e Cu3Ti3O. Questo strato consente al metallo d'apporto per brasatura di inumidire direttamente la superficie ceramica.
Caratteristiche del processo:
Flusso di lavoro semplificato: elimina la necessità di una fase di pre-metallizzazione separata.
Temperature di lavorazione inferiori: la brasatura avviene a temperature relativamente basse (800-950 °C).
Atmosfera controllata: eseguire sotto vuoto o in atmosfera inerte ad elevata purezza per prevenire l'ossidazione dei componenti attivi.
Versatilità dei materiali: adatto per ceramiche come Al2O3, AlN e Si3N4.
