metalliserte keramiske komponenter substrat: tekniske prinsipper, prosessveier og applikasjonsanalyse

Som et nøkkelmateriale i moderne elektronisk emballasje oppnår metalliserte keramiske substrater en organisk kombinasjon av egenskapene til de to materialene ved å feste en metallfilm til den keramiske overflaten. Strukturen kombinerer de høye isolasjons- og høytemperaturmotstandsegenskapene til keramikk med den utmerkede elektriske og termiske ledningsevnen til metaller, noe som gjør den til en kjernebærer for applikasjoner som elektroniske enheter med høy-effekt, avanserte optoelektroniske enheter og høy-pålitelighet for bilelektronikk. Det følgende vil systematisk utdype metalliserte keramiske substrater fra flere dimensjoner som tekniske prinsipper, vanlige prosesser, ytelsesegenskaper og industriapplikasjoner.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kjernen i metalliserte keramiske substrater er å oppnå høy-styrke og pålitelige forbindelser mellom to heterogene materialer, keramikk og metall. Dets grunnleggende prinsipp er ikke enkel fysisk binding, men er avhengig av kjemisk binding og reaksjonsdiffusjon ved grensesnittet. Fordi keramikk har lav overflateenergi og er kjemisk inert, er det vanskelig å fukte og binde med vanlige metaller. Derfor er nøkkelen til prosessen å oppnå metallurgisk binding ved å introdusere aktive elementer (som titan, zirkonium) eller skape en eutektisk væskefase (som kobber-oksygen-eutektikk), som forårsaker en kjemisk reaksjon ved grensesnittet for å generere et overgangslag.

Et typisk metallisert keramisk substrat har en sandwichstruktur: det keramiske substratet gir mekanisk støtte og isolasjon, det metalliserte overgangslaget i midten realiserer bindingen, og det tykke metalllaget (vanligvis kobber) på overflaten antar funksjonene elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og sveisebærer. Denne komposittdesignen fra keramisk-til-metall løser fundamentalt det termiske spenningsproblemet forårsaket av et misforhold i termisk ekspansjonskoeffisient (CTE) mellom heterogene materialer, og forbedrer dermed den langsiktige-påliteligheten til enheten under temperatursykluser.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Metalliseringsprosessen er nøkkelen til å bestemme ytelsen og kostnadene til underlaget. For tiden inkluderer de vanlige teknologiveiene direkte kobberbelegg, tynnfilmteknologi og aktiv metalllodding.

Direkte kobberbelegg (DBC) prosess. Denne prosessen utføres ved høy temperatur (ca. 1065 grader) og i en presist kontrollert lavt oksygenpartialtrykkatmosfære, noe som forårsaker en eutektisk reaksjon på overflaten av kobberfolien og keramikken (som aluminiumoksid eller aluminiumnitrid). Kjernen er dannelsen av et lag av Cu/O eutektisk væskefase, som kan fukte keramikken og reagere med den for å danne et stabilt overgangslag (som CuAlO₂). Fordelen med DBC-prosessen er at kobberlaget er tykt (opptil 300 μm eller mer) og har sterk-strømføring og varme-evne. Den er veldig egnet for scenarier med høy-effekt som IGBT-moduler for elektriske kjøretøy.

 

Tynnfilm og galvanisering (DPC) prosess. Denne prosessen danner først et nanoskala metallfrølag (som Ti/Cu) på keramikken gjennom fysisk dampavsetning (PVD) teknologi som magnetronforstøvning, og tykner deretter kobberlaget gjennom mønstret galvanisering. De enestående fordelene med DPC-prosessen er dens høye mønsternøyaktighet (linjebredde/avstand opptil 20 μm) og dens lave-temperaturprosess, som unngår termisk spenningsskade på materialer forårsaket av høye temperaturer. Den er spesielt egnet for produksjon av presisjonsmetalliserte aluminiumoksydkeramiske komponenter og er mye brukt i radiofrekvensenheter og optiske kommunikasjonsmoduler som krever høy ledningstetthet.

 

Aktiv metalllodding (AMB) prosess. AMB-prosessen bruker loddemetall som inneholder aktive elementer som titan og zirkonium, som varmes opp i en vakuumovn til over smeltepunktet til loddetinn. De aktive elementene reagerer kjemisk med den keramiske overflaten for å danne et tynt lag som kan fuktes av loddetinn, og oppnår derved en høy-forbindelse mellom keramikken og metallet (vanligvis tykt kobber). AMB-prosessen har ekstremt høy bindingsstyrke og er spesielt egnet for produksjon av High Purity Alumina Precision Advanced Ceramic Metallization Parts, samt områder med ekstremt strenge krav til pålitelighet, som for eksempel hoveddrevne invertere for nye energikjøretøyer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Utmerkede termiske styringsevner: Keramiske underlag, spesielt aluminiumnitrid (AlN), har utmerket varmeledningsevne (opptil 180 W/m·K) og kan effektivt spre varmen som genereres av brikken. Dens termiske ekspansjonskoeffisient samsvarer med halvlederbrikker (som Si, SiC), noe som reduserer termisk syklusspenning betydelig og forlenger loddeforbindelsens levetid.

Utmerkede elektriske og mekaniske egenskaper: Selve keramikken har høy dielektrisk styrke og lavt dielektrisk tap, og kobberlaget som dannes av metalliseringskeramikken på overflaten gir en ledende bane med lav-motstand. Denne kombinasjonen sikrer at enheten fungerer stabilt under høy frekvens og høy spenning. Samtidig har det metalliserte keramiske substratet høy mekanisk styrke, dimensjonsstabilitet, korrosjonsbestandighet og kan tilpasse seg tøffe miljøer.

Design- og produksjonsfleksibilitet: Ulike metalliserte keramiske prosesser gir en rekke designalternativer. Fra den høye strøm-bærekapasiteten til DBC, til den høye-presisjonskabelen til DPC, til den ultra-høye påliteligheten til AMB, kan ingeniører velge den optimale Alumina Metallized Ceramics-løsningen basert på spesifikke elektriske, termiske, mekaniske og kostnadskrav. Dette legger grunnlaget for design og tilpasset produksjon av Precision Metallized Ceramics.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vi fokuserer på å tilby høy-kvalitetmetalliserte keramiske komponenter, presisjonsmaskineringstjenester og er forpliktet til å skape-metallisert aluminiumoksydkeramikk med høy ytelse for elektriske komponenter for kundene våre. Enten det er standard substrattilpasning eller kompleks presisjonsmetallisert keramisk prosessering, kan vi tilby profesjonelle løsninger fra design til ferdige produkter for å hjelpe produktene dine med å oppnå gjennombrudd innen høy-presisjonsfelt.