(メタライズドセラミック制作者ウィントルセツク)

セラミックメタライゼーション密着性の高い金属コーティングをセラミック表面に蒸着する技術です。セラミックは本質的にはんだに対して濡れにくいため、これは重要なステップです。金属化層により、はんだ付けが可能になり、強力なセラミックと金属の接続を形成するために必要な基盤が提供されます。 

以下は、今日業界で使用されている 4 つの主要な方法の概要です。

1. モリブデン-マンガン (Mo-Mn)方法: 工業規格

のもーんこのプロセスは、最も頻繁に使用され、確立されたセラミック メタライゼーション技術です。 20 世紀半ば以来、真空エレクトロニクスや航空宇宙用途で信頼性の高いシールを製造するための標準的な方法となっています。

プロセス原則:有機結合剤中で耐火性モリブデン粉末、マンガン粉末、および活性剤（例えば、Al2O3、SiO2、およびCaO）のスラリーを調製する。このスラリーはセラミック表面に塗布され、湿気の多い水素環境 (露点 = +30°C) で高温 (1300 ～ 1600°C) で焼結されます。

利点: 高いシール強度（活性化法で最大60.2±7.7MPaに達します）と優れた真空気密性（漏れ率は2.3×10⁻¹¹ Pa・m³/sと低い）を備えています。このプロセスでは複数回のやり直しサイクルが可能であり、広い寛容なプロセスウィンドウの恩恵を受けます。

制限事項:焼結温度が高いとセラミックの特性が変化する可能性があります。このプロセスには大規模な水素炉設備が必要となり、サイクルタイムが長くなります。さらに、予備酸化プロセスがない場合、AlN などの非酸化物セラミックとは互換性がありません。

2. 同時焼成方法: 多層配線を有効にする

同時焼成法では、セラミック焼結プロセスにメタライゼーションが直接組み込まれます。大前提は「グリーン セラミックの同時焼成」です。これには、高融点金属ペースト (タングステン、モリブデン、またはモリブデンマンガンなど) を未焼成 (グリーン) セラミック シート上にスクリーン印刷することが含まれます。次に、これらのシートを接着および融着して、セラミックの緻密化と内部金属化の両方を 1 つのステップで完了します。

3. 直接結合銅線 (DBC)消費電力が最適化されている

直接結合銅線 (DBC)1970 年代に開発され、当初は米国の GE によって商品化されました。現在では、高出力IGBTモジュールやLED放熱基板の標準技術となっています。銅箔をセラミック基板に直接接合するプロセスで、熱伝導性と電気絶縁性の高い構造が得られます。

4. アクティブメタルブレージング (AMB): ワンステップシーリング革命

アクティブ メタル ブレージング (AMB) は、メタライゼーションとろう付けを 1 つの簡略化されたプロセスに組み合わせた重要なイノベーションです。これは、Ti、Zr、Nb、V などの活性元素をろう材に直接導入することによって実現されます。高温では、これらの元素がセラミックと化学反応して、金属結合構造を持つ反応層を生成します。例には、TiO、TiN、および Cu3Ti3O が含まれます。この層により、ろう材がセラミック表面を直接湿らせることができます。

プロセスの特性:

• 簡素化されたワークフロー: 個別のプレメタライゼーション手順の必要性を排除します。

• 低い処理温度: ろう付けは比較的低い温度 (800 ～ 950°C) で行われます。

• 制御された雰囲気: 有効成分の酸化を防ぐために、真空または高純度の不活性雰囲気で実行します。

• 材料の多様性: Al2O3、AlN、Si3N4 などのセラミックスに適しています。