نظرة عامة على السيراميك المعدني

ما هو السيراميك المعدني

يشير السيراميك المعدني إلى طبقة من الأفلام المعدنية المودعة على سطح محدد من السيراميك المصمم ثم شفيه في فرن الغلاف الجوي عالي درجة الحرارة (الهيدروجين أو النيتروجين) بحيث يعلق الفيلم المعدني بإحكام على سطح مكونات السيراميك. إلى الشكل 1. بعد عملية تحديد المعادن ، يوفر سطح السيراميك خصائص المعدن ويمكنه تحقيق علاقة مقنعة بين السيراميك والمعادن من خلال استخدام النحاس.

الشكل 1: السيراميك المعدني

الغرض من المعادن السيراميك

كمواد غير عضوية غير عضوية نموذجية ، تم استخدام السيراميك المتقدم على نطاق واسع في مختلف أجهزة الفراغ عالية الجهد والتيار العالي والضغط العالي بسبب الخصائص الكهربائية والفيزيائية والكيميائية والميكانيكية والحرارية والبصرية الممتازة. غالبًا ما تتضمن هذه التطبيقات العملية مفصل السيراميك والأجزاء المعدنية في مواد مختلفة ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس الخالي من الأكسجين والكوفار وما إلى ذلك.

نظرًا لأن معامل التمدد الحراري للمواد السيراميكية والمعدنية له اختلافات هائلة ، فإن المادتين لهما تأثير ترطيب ضعيف. في هذه الحقول ، يتمتع سطح الختم للأجزاء السيرامية والمعادن قوة ختم صارمة (قوة الشد) ومتطلبات ضيقة الهواء بعد النحاس. وبالتالي ، لا يمكن أن تكون متصلة مباشرة. لذلك ، ولدت تقنية المعادن السيراميك.

نقاط قوة السيراميك المعدني

1. الموصلية الحرارية العالية - يمكن للحرارة التي توليدها الشريحة نقل مباشرة إلى الأجزاء الخزفية

2. معامل التمدد الحراري المثالي - يكون معامل التمدد الحراري للسيراميك والرقائق المتقدمة متشابهًا ، ولن يسبب تشوهًا كبيرًا عندما يتغير فرق درجة الحرارة.

3. ثابت عازلة منخفضة - الثابت العازلة للمادة الخزفية نفسها يقلل من فقدان الإشارة ، لذلك يتم استخدام المواد الخزفية الفنية على نطاق واسع في معدات الاتصالات ونقل الإشارة.

4. قوة الترابط العالية - قوة الترابط العالية للطبقة المعدنية والركيزة السيراميك لمنتجات لوحة دوائر السيراميك ، تصل إلى 45 ميجا باسا (أكثر من ذلك من قوة الأجزاء الخزفية السميكة 1 ملم نفسها)

5. درجة حرارة التشغيل المرتفعة-يمكن أن تصمد الدورات ذات درجة الحرارة العالية والمنخفضة مع تقلبات كبيرة ويمكن أن تعمل حتى في درجة حرارة تشغيل عالية 800 درجة لفترة طويلة.

6. العزل الكهربائي العالي - السيراميك الصناعي عبارة عن مواد عازلة يمكنها تحمل فولتية عالية الانهيار ، وخاصة عوازل السيراميك بعد الزجاج ، ويمكن تطبيقها في الحقول ذات الفولتية التي تتجاوز 100 كيلو فولت.

7. الاستقرار الكيميائي - يتمتع الجسم الخزفي باستقرار كيميائي أفضل. لن يتفاعل مع معظم الأحماض والقواعد القوية ولن يتأكسد في بيئة عالية الحرارة.

آلية المعادن السيراميك

تستفيد آلية المعادن السيرامية من التفاعلات الكيميائية المختلفة وترحيل الانتشار لمختلف المواد في السيراميك المتقدم والطبقات المعدنية في مراحل تلبيد مختلفة ، مثل الأكاسيد والأكاسيد غير المعدنية.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتشكل الطور السائل عندما تتفاعل جميع المواد لتشكيل المركبات الوسيطة والوصول إلى نقطة الانصهار المشتركة. تحتوي مرحلة الزجاج السائل على لزوجة محددة وتنتج تدفقًا بلاستيكيًا في وقت واحد. بعد ذلك ، تتم إعادة ترتيب جزيئات الزجاج تحت عمل الشعيرات الدموية ، ويتم نشر الذرات أو الجزيئات والهجرة تحت محرك الطاقة السطحية. تتقلص المسام تدريجياً وتختفي مع زيادة حجم الحبوب ، وبالتالي تحقيق تكثيف الطبقة المعدنية.

طرق المعادن السيراميك

1. طريقة MO-MN

تعتمد طريقة MO-MN على مسحوق المعادن الحرارية MO ، ثم تخفيف كمية صغيرة من صيغة MN MN MN ذات النقطة المنخفضة ، وتضيف طلاء الموثق إلى سطح الخزانة AL2O3 ، ثم تلبيس لتشكيل طبقة معدنية MO MN.

2. طريقة MO-MN المنشطة

طريقة MO-MN المنشطة هي تحسن يعتمد على الطراز التقليدي. تتمثل الاتجاهات الرئيسية للتحسين في إضافة المنشطات واستبدال مسحوق المعادن مع موليبدينوم وأكاسيد المنغنيز أو الأملاح. تم تصميم كل من هذه التحسينات لتقليل درجة حرارة المعادن.

3. طريقة تلبيد اللصق الفضي

تتضمن الطريقة الفضية تطبيق طبقة من عجينة Ag على سطح السيراميك ، والتي تتكون من تدفق الملح Ag واللصق ، ثم تلبيس في درجات حرارة عالية لتقليل أيونات Ag إلى Ag العنصر. يمكن تقليل طبقة AG بواسطة كربونات الفضة ثلاثي إيثانولامين أو عن طريق إضافة نترات الفضة إلى الأمونيا ثم تقللها بواسطة الفورمالديهايد أو حمض الفورميك.

بسبب الانتشار القوي للأيونات الفضية ، فإن طريقة تلبيد عجينة الفضة ليست مناسبة للأجهزة الكهربائية المستخدمة في الحقول الكهربائية القوية. سوف تتدهور الخواص الكهربائية بسرعة تحت درجات حرارة عالية ، ورطوبة عالية ، وحقول كهربائية مباشرة.

4. النحاس المعدني النشط- أمب

النحاس المعدني النشط هو أيضًا عملية ختم من السيراميك إلى المعدن أكثر استخدامًا ؛ بعد مرور 10 سنوات على تطوير طريقة MO-MN ، التي تتميز بعمليات أقل ، ودورات أقصر ، وموثوقية لحام جيدة ، ومناسبة لمجموعة متنوعة من المواد الخزفية المختلفة. يمكن إكمال ختم المعادن السيراميك مع عملية تسخين واحدة فقط. تحتوي سبائك النحاس على العناصر النشطة TI و ZR و HF و TA النشطة ؛ تتفاعل العناصر النشطة المضافة مع AL2O3 لتشكيل طبقة تفاعل ذات خصائص معدنية في الواجهة ؛ يمكن تكييف هذه الطريقة بسهولة مع الإنتاج على نطاق واسع ، مقارنةً بعملية Molybdenum- المنغنيز ، هذه الطريقة بسيطة نسبيًا واقتصادية.

5. Bond Bond Cooper - DBC

DBC هي طريقة معدنية لربط رقائق النحاس على سطح السيراميك (بشكل رئيسي AL2O3 و ALN) ، وهي عملية جديدة تم تطويرها مع ارتفاع تقنية التغليف (COB). المبدأ الأساسي هو إدخال الأكسجين بين Cu والسيراميك ، ثم تشكيل مرحلة سائلة Cu/O Cu/O في 1065 ~ 1083 ℃ ، ثم تتفاعل مع قاعدة السيراميك ورقائق النحاس لتشكيل Cualo2 أو Cu (ALO2) 2 وإدراك بين الرابطة بين رقائق النحاس ومصفوفة السيراميك تحت حركة المرحلة المتوسطة.

6.

إنه نوع من ترسب البخار المادي ، الذي يودع أفلامًا متعددة الطبقات على الركيزة من خلال تكنولوجيا التحكم المغناطيسي - والتي لها مزايا لا تملك تقنيات الترسب الأخرى ، مع التصاق أفضل ، وأقل تلوثًا ، وتحسين بلورة العينة المودعة للحصول على عالية للحصول -فيلم جودة. طبقة المعادن التي تم الحصول عليها من هذه الطريقة رقيقة جدًا ، والتي يمكن أن تضمن دقة بُعد الجزء. تدعم عملية DPC PTH (electroplated من خلال الثقب) /VIAS (من خلال الثقب). التجميع عالي الكثافة ممكن - يمكن أن يصل الدقة الخط/الملعب (L/S) إلى 20μm ، وبالتالي تحقيق الوزن الخفيف ، المصغرة ، وتكامل الأجهزة.

مواد المعادن

❃ تشمل طريقة MO-MN بشكل أساسي الموليبدينوم والمنغنيز والتنغستن والنيكل والفضة والذهب.

❃ تتضمن طريقة DBC بشكل أساسي النحاس الخالي من الأكسجين （OFC）

❃ مواد طرق المعادن الأخرى: البلاديوم (PD) ، البلاتين (PT) ، التيتانيوم (TI) ، والألمنيوم (AL). يمكن أيضًا استخدام سبائك المعادن المختارة.

أنواع السيراميك المعدني

1. الأجزاء الهيكلية للسيراميك المعدنية

إنهم يحميون الحرارة ، ودعمها ، والعزل ، والتوصيل ، وتبديد الحرارة. وتشمل المواد الرئيسية المستخدمة أكسيد الألومنيوم (AL ₂ O ₃ ) السيراميك ، والزركونيا ألومينا المتشددة (ZTA) ، والسيفور الزركونيا (ZRO ₂ ) ، والسيرة النيتريد الألمنيوم (ALN) ، وأكسيد البريليوم (BEO) و Nitride (BN).

2. الركيزة السيراميك المعدنية

في التطبيق ، يتم استخدامه بشكل أساسي كحامل دائرة للمساعدة في تبديد حرارة الرقائق وعزلها. تشمل المواد الأولية الألومينا ، نيتريد الألومنيوم ، نيتريد السيليكون ، وأكسيد البريليوم.

استخدامات السيراميك المعدني

❃ تطبيقات الطاقة العالية والتردد العالي: إلكترونيات الطاقة ، وأجهزة الميكروويف ، ومكبرات الصوت RF

❃ المكونات والأجهزة الإلكترونية: الدوائر المتكاملة والمقاومات والمكثفات وأجهزة الاستشعار والمحولات

❃ العبوة الخارقة وختمها: أنابيب الفراغ وأنابيب الإلكترون والأجهزة الإلكترونية البصرية والزرع الطبي والأجهزة.

خاتمة

إن الأبحاث الأكثر عمقًا حول آلية السيراميك المعدنية واستكشاف وتطوير عمليات جديدة هي الأساس لتحسين سطح الختم المعدني والسيراميك ، مما سيزيد من توسيع مجال التطبيق وهو اتجاه البحث المستقبلي.