substrat pentru componente ceramice metalizate: principii tehnice, trasee de proces și analiză de aplicare

Ca material cheie în ambalajele electronice moderne, substraturile ceramice metalizate realizează o combinație organică a proprietăților celor două materiale prin lipirea fermă a unei pelicule metalice de suprafața ceramică. Structura sa combină proprietățile de izolație ridicată și rezistență la temperaturi ridicate ale ceramicii cu conductivitatea electrică și termică excelentă a metalelor, făcându-l un suport de bază pentru aplicații precum dispozitive electronice de-putere mare, dispozitive optoelectronice avansate și electronice auto de înaltă-fiabilitate. Următoarele vor elabora în mod sistematic substraturile ceramice metalizate din mai multe dimensiuni, cum ar fi principiile tehnice, procesele principale, caracteristicile de performanță și aplicațiile industriale.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Miezul substraturilor ceramice metalizate este realizarea de conexiuni de înaltă{0}}rezistență și fiabile între două materiale eterogene, ceramică și metal. Principiul său de bază nu este simpla atașare fizică, ci se bazează pe legarea chimică și difuzia reacției la interfață. Deoarece ceramica are energie de suprafață scăzută și este inertă din punct de vedere chimic, ele sunt greu de umezit și de lipit cu metalele obișnuite. Prin urmare, cheia procesului este realizarea unei legături metalurgice prin introducerea de elemente active (cum ar fi titanul, zirconiul) sau crearea unei faze lichide eutectice (cum ar fi eutectica cu oxigen-cupru), provocând o reacție chimică la interfață pentru a genera un strat de tranziție.

Un substrat ceramic metalizat tipic are o structură tip sandwich: substratul ceramic oferă suport mecanic și izolație, stratul de tranziție metalizat din mijloc realizează lipirea, iar stratul gros de metal (de obicei cupru) de pe suprafață își asumă funcțiile de conductivitate electrică, conductivitate termică și purtător de sudură. Acest design compozit ceramic-la-metal rezolvă în mod fundamental problema tensiunii termice cauzată de o nepotrivire a coeficientului de dilatare termică (CTE) între materiale eterogene, îmbunătățind astfel foarte mult fiabilitatea-pe termen lung a dispozitivului în timpul ciclurilor de temperatură.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Procesul de metalizare este cheia pentru a determina performanța și costul substratului. În prezent, căile tehnologice principale includ acoperirea directă cu cupru, tehnologia filmului subțire și lipirea metalică activă.

Proces de acoperire directă cu cupru (DBC). Acest proces se desfășoară la temperatură ridicată (aproximativ 1065 de grade) și într-o atmosferă cu presiune parțială de oxigen scăzută controlată cu precizie, determinând o reacție eutectică pe suprafața foliei de cupru și a ceramicii (cum ar fi oxidul de aluminiu sau nitrura de aluminiu). Miezul său este formarea unui strat de fază lichidă eutectică Cu/O, care poate umezi ceramica și poate reacționa cu aceasta pentru a forma un strat de tranziție compus stabil (cum ar fi CuAlO₂). Avantajul procesului DBC este că stratul de cupru este gros (până la 300 μm sau mai mult) și are capacități puternice de purtare a curentului-și disipare-a căldurii. Este foarte potrivit pentru scenarii de-putere ridicată, cum ar fi modulele IGBT pentru vehicule electrice.

 

Proces de film subțire și galvanizare (DPC). Acest proces formează mai întâi un strat de semințe de metal la scară nanometrică (cum ar fi Ti/Cu) pe ceramică prin tehnologia de depunere fizică în vapori (PVD), cum ar fi pulverizarea cu magnetron, și apoi îngroașă stratul de cupru prin galvanizare cu model. Avantajele remarcabile ale procesului DPC sunt precizia ridicată a modelului (lățimea liniilor/spațierea de până la 20 μm) și procesul de temperatură scăzută-, care evită deteriorarea materialelor cauzate de stresul termic cauzate de temperaturile ridicate. Este potrivit în special pentru fabricarea componentelor ceramice din alumină metalizată cu precizie și este utilizat pe scară largă în dispozitivele de radiofrecvență și modulele de comunicații optice care necesită o densitate mare de cablare.

 

Procesul de lipire activă a metalelor (AMB). Procesul AMB folosește lipire care conține elemente active, cum ar fi titanul și zirconiul, care este încălzită într-un cuptor cu vid până peste punctul de topire al lipitului. Elementele active reacţionează chimic cu suprafaţa ceramică pentru a forma un strat subţire care poate fi umezit prin lipire, realizând astfel o conexiune de mare-rezistenţă între ceramică şi metal (de obicei, cupru gros). Procesul AMB are o rezistență de lipire extrem de ridicată și este deosebit de potrivit pentru producția de piese de metalizare ceramică avansată de precizie cu alumină de înaltă puritate, precum și zone cu cerințe de fiabilitate extrem de stricte, cum ar fi invertoarele de acționare principală pentru vehicule cu energie nouă.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Capabilitati excelente de management termic: substraturile ceramice, in special nitrura de aluminiu (AlN), au o conductivitate termica excelenta (pana la 180 W/m·K) si pot disipa eficient caldura generata de cip. Coeficientul său de dilatare termică se potrivește cu cel al cipurilor semiconductoare (cum ar fi Si, SiC), reducând semnificativ stresul ciclului termic și prelungind durata de viață a îmbinărilor de lipit.

Proprietăți electrice și mecanice excelente: ceramica în sine are rezistență dielectrică ridicată și pierderi dielectrice scăzute, iar stratul de cupru format de ceramica de metalizare de pe suprafață oferă o cale conductivă cu -rezistență scăzută. Această combinație asigură că dispozitivul funcționează stabil sub frecvență înaltă și tensiune înaltă. În același timp, substratul din ceramică metalizată are rezistență mecanică ridicată, stabilitate dimensională, rezistență la coroziune și se poate adapta la medii dure.

Flexibilitatea de proiectare și fabricație: diferite procese de ceramică metalizată oferă o varietate de opțiuni de proiectare. De la capacitatea de curent-înaltă a DBC, la cablarea de înaltă-precizie a DPC, la fiabilitatea ultra-înaltă a AMB, inginerii pot alege soluția optimă de ceramică metalizată cu alumină pe baza cerințelor specifice electrice, termice, mecanice și de cost. Aceasta pune bazele pentru proiectarea și producția personalizată de Ceramică metalizată de precizie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ne concentrăm pe furnizarea de-calitate înaltăcomponente ceramice metalizate, servicii de prelucrare de precizie și ne-am angajat să creăm pentru clienții noștri ceramică cu alumină metalizată de înaltă{0}}performanță pentru componente electrice. Fie că este vorba de personalizarea standard a substratului sau de prelucrare complexă de precizie a ceramicii metalizate, putem oferi soluții profesionale, de la proiectare la produse finite, pentru a vă ajuta produsele să obțină progrese în domenii de-înaltă precizie.