(קרמיקה מתכתיתהופק על ידיוינטרוסטק)
מתכת קרמיתהיא הטכניקה של הנחת ציפוי מתכת נצמד מאוד על משטח קרמי. זהו שלב חיוני שכן קרמיקה מטבעה אינה ניתנת להרטבה להלחמה. השכבה המתכתית הופכת אותם לניתנים להלחמה, ומספקת את הבסיס הדרוש ליצירת חיבורי קרמיקה למתכת חזקים.
להלן סקירה כללית של ארבע השיטות העיקריות המשמשות כיום בתעשייה.
1. מוליבדן-מנגן (Mo-Mn)שיטה: התקן התעשייתי
המו-מןהתהליך הוא טכנולוגיית המתכת הקרמית הנפוצה והמבוססת ביותר. מאז אמצע המאה העשרים, זו הייתה השיטה הסטנדרטית לייצור אטמים בעלי אמינות גבוהה ביישומי ואקום אלקטרוניקה ותעופה וחלל.
עיקרון התהליך:הכנת תמיסה של אבקת מוליבדן עקשנית, אבקת מנגן ומפעילים (למשל Al2O3, SiO2 ו- CaO) בחומר קלסר אורגני. תרחיץ זה מיושם על משטח הקרמיקה ומסינטרים בטמפרטורות גבוהות (1300-1600 מעלות צלזיוס) בסביבת מימן לחה (נקודת טל = +30 מעלות צלזיוס).
יתרונות: הוא מציע חוזק אטימה גבוה (המגיע עד 60.2±7.7 MPa בשיטה המופעלת) ואטימות ואקום מעולה (עם קצב דליפה נמוך כמו 2.3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). התהליך מאפשר מחזורי עיבוד חוזרים מרובים ומרוויח מחלון תהליכים רחב וסלחן.
מגבלות:טמפרטורות סינטר גבוהות עשויות לשנות את מאפייני הקרמיקה. התהליך מחייב ציוד עצום של תנורי מימן, וכתוצאה מכך זמן מחזור ארוך. יתר על כן, הוא אינו תואם עם קרמיקה שאינה תחמוצת כגון AlN בהיעדר תהליך חמצון מראש.
2. שיטת הפעלה משותפת: אפשר חיווט רב-שכבתי
שיטת השריפה המשותפת משלבת מתכת ישירות בתהליך הסינטר הקרמי. הנחת היסוד העיקרית היא "שריפה משותפת של קרמיקה ירוקה", הכוללת הדפסת מסך של משחת מתכת עקשנית (כגון טונגסטן, מוליבדן או מוליבדן-מנגן) על גבי יריעות קרמיקה לא שרופים (ירוקים). יריעות אלו נקשרות ומתמזגות יחד כדי להשלים הן צפיפות קרמית והן מתכת פנימית בשלב אחד.
3. נחושת מלוכדת ישירה (DBC)מותאם לפיזור כוח
נחושת מלוכדת ישירה (DBC)פותחה בשנות ה-70 ומוסחרת במקור על ידי GE בארצות הברית. כעת היא הפכה לטכנולוגיה הסטנדרטית עבור מודולי IGBT בעלי הספק גבוה ומצעי פיזור חום LED. תהליך זה כולל הדבקה ישירה של רדיד נחושת למצע קרמי, וכתוצאה מכך נוצר מבנה בעל מוליכות חום גבוהה ובידוד חשמלי.
4. הלחמת מתכת פעילה (AMB): מהפכת האיטום החד-שלבי
Active Metal Brazing (AMB) הוא חידוש משמעותי המשלב מתכת והלחמה לתהליך אחד ופשוט. זה מושג על ידי החדרת אלמנטים פעילים, כגון Ti, Zr, Nb או V, ישירות למתכת המילוי ההלחמה. בטמפרטורות גבוהות, אלמנטים אלה מגיבים כימית עם הקרמיקה ליצירת שכבת תגובה בעלת מבנה קשר מתכתי. דוגמאות כוללות TiO, TiN ו-Cu3Ti3O. שכבה זו מאפשרת למתכת מילוי ההלחמה להרטיב את פני הקרמיקה ישירות.
מאפייני תהליך:
זרימת עבודה פשוטה: מבטל את הצורך בשלב קדם-מתכת נפרד.
טמפרטורות עיבוד נמוכות יותר: הלחמה מתרחשת בטמפרטורות נמוכות יחסית (800-950 מעלות צלזיוס).
אטמוספירה מבוקרת: בצע בוואקום או באווירה אינרטית בטוהר גבוה כדי למנוע חמצון של רכיבים פעילים.
צדדיות חומרים: מתאים לקרמיקה כגון Al2O3, AlN ו-Si3N4.
