В модерното производство на електроника и оборудване от висок-клас комбинацията от керамика и метали се превърна в ключова технология. Традиционно керамиката, като типични неорганични не-метални материали, притежава висока изолация, висока устойчивост на топлина и отлична химическа стабилност, докато металите се отличават с проводимост, пластичност и механична якост. Тези два вида материали показват значителни разлики в производителността, но точно тази разлика прави възможни допълващи се композитни приложения, пораждайки решаващата технология на керамичната метализация. Този процес позволява повърхността на керамиката да стане проводима, като им дава възможност да се свързват с метали, като по този начин позволява широко приложение в електронни опаковки, захранващи устройства и високо-надеждни структурни компоненти.
С непрекъснатото развитие на електронните технологии, особено в 5G комуникацията, високо-мощните полупроводници и новите енергийни полета, изискванията за производителност на опаковъчните материали непрекъснато се увеличават. Устройствата с висока-честота, висока-мощност-генерират голямо количество топлина по време на работа, като поставят по-високи стандарти за топлопроводимостта, съответствието на термичното разширение и структурната стабилност на прецизните метализирани алуминиеви керамични материали. Керамичните материали, особено материалите на базата на алуминиев -оксид, са идеални опаковъчни субстрати поради тяхната отлична топлопроводимост, електрическа изолация и коефициент на топлинно разширение, близък до този на полупроводниковите материали. След като е обработена от Metallised Ceramics, керамиката не само притежава функции за изолация и разсейване на топлината, но също така позволява надеждни електрически връзки, превръщайки се в ключов мост, свързващ вътрешни чипове и външни вериги.
При практически приложения метализираните керамични компоненти обикновено изискват образуването на метален слой върху керамичната повърхност, който е здраво свързан към субстрата. Този метален слой не само трябва да притежава добра електрическа проводимост, но също така трябва да остане стабилен по време на следващите процеси на заваряване, предотвратявайки разслояване или повреда. Следователно, сърцевината на метализираната керамика се крие в силата на междуфазово свързване и плътността на металния слой. Обичайните процеси включват метода с молибден-манган и метода с активен метал, които използват високо{4}}температурно синтероване, за да позволят на металния прах да дифундира и да се свърже с керамичната матрица, като по този начин образува стабилен преходен слой.
Свързването на-керамика с-метал обаче не е прост процес на натрупване на материал; по същество това е сложен процес, включващ наука за материалите, термодинамика и инженерство на интерфейси. Първо, разликата в коефициентите на топлинно разширение между керамиката и металите е една от основните причини за напукване на повърхността. По време на нагряване и охлаждане, свиването и разширяването на двата материала са асинхронни, генерирайки значително топлинно напрежение на интерфейса. Следователно, когато се проектират процеси на метализирана керамика, обикновено е необходимо да се въведе междинен преходен слой или да се избере метален материал с по-близък коефициент на съвпадение, за да се облекчат проблемите с концентрацията на напрежението.
Второ, самите керамични материали имат изключително ниска електрическа проводимост, което прави невъзможно директното свързване с традиционните методи на заваряване. Следователно, първо трябва да се образува проводим слой на повърхността чрез метализация, преди да може да се постигне последващо заваряване или спояване. Това е една от основните причини, поради които алуминиевата метализирана керамика се използва широко в областта на електронните опаковки. Освен това керамиката е относително крехка и има ограничена устойчивост на термичен удар. По време на процеса на заваряване е необходим строг контрол на температурния градиент и скоростта на охлаждане, за да се избегне напукване или структурно увреждане.
От гледна точка на контрола на процеса, факторите, влияещи върху качеството на метализацията, включват основно състава на метализацията, температурата на синтероване и времето на задържане и микроструктурата на металния слой. Разумният дизайн на формулата е основата за постигане на високо-здрави метализирани керамични компоненти. Различните пропорции на метални прахове и добавки пряко влияят върху крайната сила на свързване и проводимост. Температурите на синтероване обикновено се разделят на ниски, средни, високи и свръх-високи температурни диапазони. Твърде ниските температури ще доведат до недостатъчна дифузия на метални частици, докато твърде високите температури могат да доведат до крехкост или отделяне на металния слой. Следователно прецизният контрол на кривата на синтероване е от решаващо значение за постигане на стабилна производителност.
Що се отнася до микроструктурата, високо{0}}качественият метализиращ слой трябва да показва плътна и равномерна микроструктура, с плавни преходи между интерфейсите и без видими крехки фази. Тази структура не само подобрява надеждността на заваряването, но също така ефективно възпрепятства разпространението на пукнатини, удължавайки общия експлоатационен живот. Например, при прецизните метализирани керамични компоненти от алуминиев оксид, оптимизирането на разпределението на размера на частиците на прах и процесите на синтероване обикновено създава непрекъсната, плътна проводяща мрежа в металния слой, отговаряйки на изискванията на приложения с висока -надеждност.
Освен това параметри на процеса като размер на частиците на праха, метод на нанасяне и дебелина на покритието също оказват значително влияние върху крайното качество. Прахът, който е твърде фин, е склонен към агломерация, което влияе върху равномерността на покритието; прахът, който е твърде груб, изисква по-високи температури на синтероване, което затруднява контрола на прозореца на процеса. Следователно, при производството на усъвършенствани керамични метализирани части с висока чистота от алуминиев оксид, обикновено се изисква стриктна проверка на процеса и оптимизиране на параметрите, за да се гарантира последователността и стабилността на прецизната обработка за всяка партида от алуминиеви керамични части.
В обобщение, технологията за керамична метализация служи като решаващ мост, свързващ два типа материали с изключително различни свойства, и нейното ниво на развитие пряко влияе върху цялостната производителност и надеждност на производството на електроника от висок клас. С непрекъснат напредък в науката за материалите и производствените процеси керамичната метализация ще демонстрира по-голям потенциал за приложение при по-висока плътност на мощността, по-сложни структури и по-взискателни среди.
Ако търсите висока-надеждност, висока-якостметализирани керамични компонентирешения, моля свържете се с нас. Ние ще осигурим професионален избор на материали и поддръжка на процеси, съобразени с нуждите на вашето приложение, улеснявайки стабилното изпълнение на проекта и подобряването на производителността.
Свържете се с нас
