(Metalizowana ceramikaWyprodukowany przezWintrusetk)
Metalizacja ceramicznato technika nakładania bardzo przyczepnej powłoki metalicznej na powierzchnię ceramiczną. Jest to istotny krok, ponieważ ceramika jest z natury niezwilżalna przez lut. Metalizowana warstwa sprawia, że można je lutować, zapewniając niezbędną podstawę do tworzenia mocnych połączeń ceramika-metal.
Poniżej znajduje się przegląd czterech podstawowych metod stosowanych obecnie w branży.
1. Molibden-Mangan (Mo-Mn)Metoda: Standard przemysłowy
ThePon.-MnProces ten jest najczęściej stosowaną i ugruntowaną technologią metalizacji ceramiki. Od połowy XX wieku jest to standardowa metoda wytwarzania wysoce niezawodnych uszczelek w elektronice próżniowej i zastosowaniach lotniczych.
Zasada procesu:przygotowanie zawiesiny ogniotrwałego proszku molibdenu, proszku manganu i aktywatorów (np. Al2O3, SiO2 i CaO) w spoiwie organicznym. Zawiesinę tę nakłada się na powierzchnię ceramiczną i spieka w wysokich temperaturach (1300-1600°C) w wilgotnym środowisku wodoru (punkt rosy = +30°C).
Zalety: Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością uszczelniającą (dochodzącą do 60,2±7,7 MPa przy metodzie aktywowanej) i doskonałą szczelnością próżniową (przy współczynniku wycieku wynoszącym zaledwie 2,3×10⁻¹¹ Pa·m3/s). Proces pozwala na wiele cykli przeróbek i korzysta z szerokiego, wybaczającego błędy okna procesu.
Ograniczenia:Wysokie temperatury spiekania mogą zmienić właściwości ceramiki. Proces wymaga ogromnego wyposażenia w piec wodorowy, co skutkuje długim czasem cyklu. Ponadto jest niekompatybilny z ceramiką beztlenkową, taką jak AlN, w przypadku braku procesu wstępnego utleniania.
2. Metoda współspalania: Włącz okablowanie wielowarstwowe
Metoda współwypalania polega na metalizacji bezpośrednio w procesie spiekania ceramiki. Głównym założeniem jest „współspalanie zielonej ceramiki”, które polega na sitodruku ogniotrwałej pasty metalowej (takiej jak wolfram, molibden lub molibden-mangan) na niewypalonych (zielonych) arkuszach ceramicznych. Arkusze te są następnie łączone i stapiane ze sobą, aby w jednym etapie zakończyć zarówno zagęszczanie ceramiki, jak i wewnętrzną metalizację.
3. Miedź łączona bezpośrednio (DBC)jest zoptymalizowany pod kątem rozpraszania mocy
Miedź łączona bezpośrednio (DBC)został opracowany w latach 70. XX wieku i pierwotnie skomercjalizowany przez firmę GE w Stanach Zjednoczonych. Obecnie stała się standardową technologią dla modułów IGBT dużej mocy i substratów rozpraszających ciepło LED. Proces ten obejmuje bezpośrednie związanie folii miedzianej z podłożem ceramicznym, w wyniku czego powstaje struktura o wysokiej przewodności cieplnej i izolacji elektrycznej.
4. Aktywne lutowanie metali (AMB): rewolucja w zakresie uszczelniania w jednym kroku
Aktywne lutowanie metali (AMB) to znacząca innowacja, która łączy metalizację i lutowanie w jeden, uproszczony proces. Osiąga się to poprzez wprowadzenie pierwiastków aktywnych, takich jak Ti, Zr, Nb lub V, bezpośrednio do spoiwa do lutowania twardego. W wysokich temperaturach pierwiastki te wchodzą w reakcję chemiczną z ceramiką, tworząc warstwę reakcyjną o metalicznej strukturze spoiwa. Przykłady obejmują TiO, TiN i Cu3Ti3O. Warstwa ta umożliwia spoiwowi lutowniczemu bezpośrednie zwilżenie powierzchni ceramicznej.
Charakterystyka procesu:
Uproszczony przebieg pracy: eliminuje potrzebę oddzielnego etapu wstępnej metalizacji.
Niższe temperatury przetwarzania: Lutowanie odbywa się w stosunkowo niskich temperaturach (800–950°C).
Atmosfera kontrolowana: Wykonać w próżni lub w atmosferze obojętnej o wysokiej czystości, aby zapobiec utlenianiu składników aktywnych.
Wszechstronność materiału: Nadaje się do ceramiki, takiej jak Al2O3, AlN i Si3N4.
