(Metalliserad keramikProducerad avWintrusetk)
Keramisk metalliseringär tekniken att avsätta en mycket vidhäftande metallbeläggning på en keramisk yta. Detta är ett viktigt steg eftersom keramik i sig är ovätbart att löda. Det metalliserade skiktet gör dem lödbara, vilket ger den nödvändiga grunden för att bilda starka keramik-till-metall-kopplingar.
Nedan följer en översikt över de fyra primära metoder som används i branschen idag.
1. Molybden-Mangan (Mo-Mn)Metod: Industristandarden
DenMo-MnProcessen är den mest använda och väletablerade keramiska metalliseringstekniken. Sedan mitten av 1900-talet har det varit standardmetoden för att producera högtillförlitliga tätningar i vakuumelektronik och flygtillämpningar.
Processprincip:framställning av en uppslamning av eldfast molybdenpulver, manganpulver och aktivatorer (t.ex. Al2O3, SiO2 och CaO) i ett organiskt bindemedel. Denna slurry appliceras på den keramiska ytan och sintras vid höga temperaturer (1300-1600°C) i en fuktig vätemiljö (daggpunkt = +30°C).
Fördelar: Den erbjuder hög tätningshållfasthet (når upp till 60,2±7,7 MPa med den aktiverade metoden) och utmärkt vakuumtäthet (med en läckagehastighet så låg som 2,3×10⁻¹¹ Pa·m³/s). Processen möjliggör flera omarbetningscykler och drar nytta av ett brett, förlåtande processfönster.
Begränsningar:Höga sintringstemperaturer kan förändra keramiska egenskaper. Processen kräver enorm väteugnsutrustning, vilket resulterar i en lång cykeltid. Dessutom är det oförenligt med icke-oxidkeramer såsom AlN i frånvaro av en föroxidationsprocess.
2. Medeldningsmetod: Aktivera flerskiktskablar
Sambränningsmetoden inbegriper metallisering direkt i den keramiska sintringsprocessen. Huvudförutsättningen är "sambränning av grön keramik", vilket innebär screentryckning av en eldfast metallpasta (som volfram, molybden eller molybden-mangan) på obrända (gröna) keramiska ark. Dessa ark binds sedan och smälts samman för att slutföra både keramisk förtätning och intern metallisering i ett steg.
3. Direkt bunden koppar (DBC)är optimerad för kraftförlust
Direkt bunden koppar (DBC)utvecklades på 1970-talet och kommersialiserades ursprungligen av GE i USA. Det har nu blivit standardtekniken för högeffekts IGBT-moduler och LED-värmeavledningssubstrat. Denna process inkluderar att direkt binda en kopparfolie till ett keramiskt substrat, vilket resulterar i en struktur med hög värmeledningsförmåga och elektrisk isolering.
4. Active Metal Brazing (AMB): The One-Step Sealing Revolution
Active Metal Brazing (AMB) är en betydande innovation som kombinerar metallisering och hårdlödning till en enda förenklad process. Detta åstadkoms genom att införa aktiva element, såsom Ti, Zr, Nb eller V, direkt till hårdlödningsmetallen. Vid höga temperaturer reagerar dessa element kemiskt med keramen för att generera ett reaktionsskikt med en metallisk bindningsstruktur. Exempel inkluderar TiO, TiN och Cu3Ti3O. Detta lager gör det möjligt för hårdlödningsmetallen att fukta den keramiska ytan direkt.
Processegenskaper:
Förenklat arbetsflöde: Eliminerar behovet av ett separat förmetalliseringssteg.
Lägre bearbetningstemperaturer: Hårdlödning sker vid relativt låga temperaturer (800–950°C).
Kontrollerad atmosfär: Utför i vakuum eller inert atmosfär med hög renhet för att förhindra oxidation av aktiva komponenter.
Materialmångsidighet: Lämplig för keramik som Al2O3, AlN och Si3N4.
