(เซรามิกเมทัลไลซ์ผลิตโดยวินทรูเซตค์)

การเคลือบโลหะด้วยเซรามิกเป็นเทคนิคในการเคลือบโลหะที่มีการยึดเกาะสูงบนพื้นผิวเซรามิก นี่เป็นขั้นตอนสำคัญเนื่องจากเซรามิกโดยเนื้อแท้แล้วจะไม่เปียกน้ำเมื่อบัดกรี ชั้นที่เคลือบด้วยโลหะทำให้สามารถบัดกรีได้ ซึ่งเป็นรากฐานที่จำเป็นสำหรับการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเซรามิกกับโลหะที่แข็งแกร่ง 

ด้านล่างนี้เป็นภาพรวมของวิธีการหลักสี่วิธีที่ใช้ในอุตสาหกรรมปัจจุบัน

1. โมลิบดีนัม-แมงกานีส (Mo-Mn)วิธีการ: ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

ที่โม-มนกระบวนการนี้เป็นเทคโนโลยีการเคลือบโลหะเซรามิกที่ใช้บ่อยที่สุดและเป็นที่ยอมรับมากที่สุด ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา วิธีการนี้เป็นวิธีการมาตรฐานในการผลิตซีลที่มีความน่าเชื่อถือสูงในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศและการบินและอวกาศ

หลักการกระบวนการ:การเตรียมสารละลายผงโมลิบดีนัมทนไฟ ผงแมงกานีส และสารกระตุ้น (เช่น Al2O3, SiO2 และ CaO) ในสารยึดเกาะอินทรีย์ สารละลายนี้ถูกนำไปใช้กับพื้นผิวเซรามิกและเผาที่อุณหภูมิสูง (1300-1600°C) ในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนชื้น (จุดน้ำค้าง = +30°C)

ข้อดี: มีความแข็งแรงในการปิดผนึกสูง (สูงถึง 60.2±7.7 MPa ด้วยวิธีเปิดใช้งาน) และความหนาแน่นสุญญากาศที่ดีเยี่ยม (ด้วยอัตราการรั่วไหลต่ำถึง 2.3×10⁻¹¹ Pa·m³/s) กระบวนการนี้ทำให้เกิดรอบการทำงานซ้ำได้หลายครั้ง และได้รับประโยชน์จากกรอบกระบวนการที่กว้างและให้อภัยได้

ข้อจำกัด:อุณหภูมิการเผาผนึกสูงอาจเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะของเซรามิก กระบวนการนี้จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เตาไฮโดรเจนขนาดใหญ่ ส่งผลให้มีรอบเวลาที่ยาวนาน นอกจากนี้ ยังเข้ากันไม่ได้กับเซรามิกที่ไม่ใช่ออกไซด์ เช่น AlN ในกรณีที่ไม่มีกระบวนการออกซิเดชั่นล่วงหน้า

2. วิธีการยิงร่วม: เปิดใช้งานการเดินสายหลายชั้น

วิธีการยิงร่วมจะรวมเอาการเคลือบโลหะเข้ากับกระบวนการเผาผนึกเซรามิกโดยตรง หลักฐานหลักคือ "การเผาเซรามิกสีเขียวร่วมกัน" ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพิมพ์สกรีนโลหะที่ทนไฟ (เช่น ทังสเตน โมลิบดีนัม หรือโมลิบดีนัม-แมงกานีส) ลงบนแผ่นเซรามิก (สีเขียว) ที่ยังไม่เผา จากนั้นแผ่นเหล่านี้จะถูกเชื่อมและหลอมรวมเข้าด้วยกันเพื่อทำให้ทั้งการเพิ่มความหนาแน่นของเซรามิกและการทำให้เป็นโลหะภายในเสร็จสมบูรณ์ในขั้นตอนเดียว

3. ทองแดงพันธะโดยตรง (DBC)ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการกระจายพลังงาน

ทองแดงพันธะโดยตรง (DBC)ได้รับการพัฒนาในปี 1970 และจำหน่ายโดย GE ในสหรัฐอเมริกา ปัจจุบันได้กลายเป็นเทคโนโลยีมาตรฐานสำหรับโมดูล IGBT กำลังสูงและซับสเตรตกระจายความร้อน LED กระบวนการนี้รวมถึงการติดฟอยล์ทองแดงโดยตรงกับสารตั้งต้นเซรามิก ส่งผลให้โครงสร้างมีค่าการนำความร้อนสูงและฉนวนไฟฟ้า

4. การประสานโลหะแบบแอคทีฟ (AMB): การปฏิวัติการปิดผนึกขั้นตอนเดียว

Active Metal Brazing (AMB) เป็นนวัตกรรมที่สำคัญที่ผสมผสานการทำให้เป็นโลหะและการบัดกรีแข็งเป็นกระบวนการเดียวที่เรียบง่าย ซึ่งทำได้โดยการใส่องค์ประกอบที่ออกฤทธิ์ เช่น Ti, Zr, Nb หรือ V เข้ากับโลหะตัวเติมสำหรับการบัดกรีโดยตรง ที่อุณหภูมิสูง องค์ประกอบเหล่านี้จะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับเซรามิกเพื่อสร้างชั้นปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างพันธะโลหะ ตัวอย่าง ได้แก่ TiO, TiN และ Cu3Ti3O ชั้นนี้ช่วยให้โลหะตัวเติมสำหรับการบัดกรีแข็งทำให้พื้นผิวเซรามิกชุ่มชื้นได้โดยตรง

ลักษณะกระบวนการ:

• ขั้นตอนการทำงานที่ง่ายขึ้น: ขจัดความจำเป็นในขั้นตอนเตรียมการเคลือบโลหะที่แยกต่างหาก

• อุณหภูมิในการประมวลผลต่ำ: การบัดกรีแข็งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (800–950°C)

• บรรยากาศควบคุม: ดำเนินการในสุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อยที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของส่วนประกอบที่ทำงานอยู่

• ความหลากหลายของวัสดุ: เหมาะสำหรับเซรามิก เช่น Al2O3, AlN และ Si3N4