(Metallisert keramikkProdusert avWintrusetk)
Keramisk metalliseringer teknikken for å avsette et svært vedheftende metallbelegg på en keramisk overflate. Dette er et viktig skritt siden keramikk i seg selv er ufuktbare å lodde. Det metalliserte laget gjør dem loddbare, og gir det nødvendige grunnlaget for å danne sterke keramikk-til-metall-forbindelser.
Nedenfor er en oversikt over de fire primærmetodene som brukes i bransjen i dag.
1. Molybden-mangan (Mo-Mn)Metode: Industristandarden
DenMo-Mnprosessen er den mest brukte og veletablerte keramiske metalliseringsteknologien. Siden midten av det tjuende århundre har det vært standardmetoden for å produsere høypålitelige tetninger i vakuumelektronikk og romfartsapplikasjoner.
Prosessprinsipp:fremstilling av en oppslemming av ildfast molybdenpulver, manganpulver og aktivatorer (f.eks. Al2O3, SiO2 og CaO) i et organisk bindemiddel. Denne slurryen påføres den keramiske overflaten og sintres ved høye temperaturer (1300-1600°C) i et fuktig hydrogenmiljø (duggpunkt = +30°C).
Fordeler: Den tilbyr høy tetningsstyrke (når opp til 60,2±7,7 MPa med den aktiverte metoden) og utmerket vakuumtetthet (med en lekkasjehastighet så lav som 2,3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). Prosessen gir mulighet for flere omarbeidingssykluser og drar nytte av et bredt, tilgivende prosessvindu.
Begrensninger:Høye sintringstemperaturer kan endre keramiske egenskaper. Prosessen krever enormt utstyr for hydrogenovner, noe som resulterer i lang syklustid. Videre er det uforenlig med ikke-oksid keramikk som AlN i fravær av en pre-oksidasjonsprosess.
2. Medfyringsmetode: Aktiver flerlags kabling
Samfyringsmetoden inkorporerer metallisering direkte i den keramiske sintringsprosessen. Hovedforutsetningen er "samfyring av grønn keramikk", som innebærer silketrykk av en ildfast metallpasta (som wolfram, molybden eller molybden-mangan) på ubrente (grønne) keramiske plater. Disse arkene blir deretter bundet og smeltet sammen for å fullføre både keramisk fortetting og intern metallisering i ett trinn.
3. Direkte bundet kobber (DBC)er optimalisert for krafttap
Direkte bundet kobber (DBC)ble utviklet på 1970-tallet og opprinnelig kommersialisert av GE i USA. Det har nå blitt standardteknologien for høyeffekts IGBT-moduler og LED-varmeavledningssubstrater. Denne prosessen inkluderer direkte binding av en kobberfolie til et keramisk substrat, noe som resulterer i en struktur med høy varmeledningsevne og elektrisk isolasjon.
4. Active Metal Brazing (AMB): The One-Step Sealing Revolution
Active Metal Brazing (AMB) er en betydelig innovasjon som kombinerer metallisering og lodding til en enkelt, forenklet prosess. Dette oppnås ved å introdusere aktive elementer, som Ti, Zr, Nb eller V, direkte til loddefyllmetallet. Ved høye temperaturer reagerer disse elementene kjemisk med keramikken for å generere et reaksjonslag med en metallisk bindingsstruktur. Eksempler inkluderer TiO, TiN og Cu3Ti3O. Dette laget gjør at loddefyllmetallet kan fukte den keramiske overflaten direkte.
Prosessegenskaper:
Forenklet arbeidsflyt: Eliminerer behovet for et separat formetalliseringstrinn.
Lavere prosesseringstemperaturer: Lodding skjer ved relativt lave temperaturer (800–950 °C).
Kontrollert atmosfære: Utfør i et vakuum eller inert atmosfære med høy renhet for å forhindre oksidasjon av aktive komponenter.
Materialallsidighet: Egnet for keramikk som Al2O3, AlN og Si3N4.
