金属化セラミックとは何ですか
金属化されたセラミックとは、操作されたセラミックの特定の表面に堆積した金属膜の層を指し、高温還元雰囲気（水素または窒素）炉で硬化して、金属膜がセラミック成分の表面にしっかりと付着するように、参照してください。図1に、金属化プロセスの後、セラミック表面は金属の特性を提供し、ろう付けを使用することによりセラミックと金属の間の魅力的なつながりを実現できます。
図1：金属化されたセラミック
セラミック金属化の目的
典型的な無機非金属材料として、高度なセラミックは、優れた電気、物理的および化学的、機械的、熱、および光学的特性のため、さまざまな高電圧、高電流、および高圧真空デバイスで広く使用されています。これらの実用的な用途には、多くの場合、ステンレス鋼、酸素を含まない銅、コバールなど、さまざまな材料のセラミックと金属部品の関節が含まれます。
セラミックおよび金属材料の熱膨張係数には大きな違いがあるため、2つの材料の湿潤効果は自然にあります。これらのフィールドでは、セラミック部品と金属部品のシーリング表面には、ろう付け後の厳格なシーリング強度（引張強度）と空気の緊張要件があります。したがって、それらを直接接続することはできません。そのため、セラミックメタレーション技術が誕生しました。
金属化されたセラミックの強度
1。高熱伝導率 - チップが生成する熱は、セラミック部品に直接転送できます
2.理想的な熱膨張係数 - 高度なセラミックとチップの熱膨張係数は類似しており、温度差が変化してもあまり変形しません。
3.低誘電率 - セラミック材料自体の誘電率は信号損失を減少させるため、通信機器と信号伝達で技術的なセラミック材料が広く使用されています。
4。高結合力 - 最大45MPa（厚さ1mmのセラミック部品自体の強度よりも顕著なセラミック回路基板製品の金属層とセラミック基質の高結合強度）
5.高動作温度 - セラミクスは、大きな変動で高温および低温のサイクルに耐えることができ、800度の高い動作温度で長時間動作することさえあります。
6.高電気断熱材 - 産業セラミックは、高分解電圧、特にグレージング後のセラミック絶縁体に耐えることができる絶縁材料であり、100kVを超える電圧のあるフィールドにさえ適用することができます。
7。化学物質の安定性 - セラミック体は、化学物質の安定性が向上しています。ほとんどの強酸や塩基とは反応せず、高温環境では酸化されません。
セラミック金属化のメカニズム
セラミック金属化のメカニズムは、酸化物や非金属酸化物などのさまざまな焼結段階で、高度なセラミックおよび金属化された層におけるさまざまな物質のさまざまな化学反応と拡散移動を活用しています。
温度が上昇すると、すべての物質が反応して中間化合物を形成し、共通の融点に達すると液相が形成されます。液体ガラス相は特定の粘度を持ち、同時にプラスチックの流れを生成します。その後、ガラス粒子は毛細血管の作用下で再配置され、原子または分子は拡散して表面エネルギーの駆動の下で移動します。毛穴は徐々に収縮し、穀物サイズの増加とともに消滅し、金属化された層の密度が実現します。
セラミック金属化方法
1。MO-MNメソッド
MO-MNメソッドは、耐火性の金属粉末MOに基づいており、少量の低融点MNメタレーション式をドープし、Al2O3セラミック表面にバインダーコーティングを追加し、焼結してMO MNメタレーション層を形成します。
2。アクティブ化されたMO-MNメソッド
アクティブ化されたMO-MNメソッドは、従来の方法に基づいた改善です。改善の主な方向は、アクティベーターを追加し、金属粉末をモリブデンおよびマンガンの酸化物または塩に置き換えることです。これらの改善は両方とも、金属化温度を下げるように設計されています。
3。銀の貼り付け焼結方法
銀の方法では、Ag塩の流束と接着剤で構成されるセラミック表面にAgペーストの層を適用し、高温で焼結してAgイオンを元素Agに減少させます。 Ag層は、トリエタノールアミン炭酸塩炭酸塩によって、または硝酸銀をアンモニアに添加し、ホルムアルデヒドまたは形成酸を減少させることで減少させることができます。
銀イオンの強い拡散により、銀貼り付けの焼結方法は、強力な電界で使用される電化製品には適していません。電気特性は、高温、高湿度、および直流電界で急速に劣化します。
4。アクティブな金属ろう付け - AMB
アクティブな金属ろう付けは、より広く使用されているセラミックから金属へのシーリングプロセスでもあります。 MO-MNメソッドの開発よりも10年後です。これは、より少ないプロセス、より短いサイクル、良好な溶接の信頼性を特徴とし、さまざまなセラミック材料に適しています。セラミックメタルシーリングは、1つの加熱プロセスのみで完了できます。ろう付け合金には、追加されたTI、ZR、HF、およびTAアクティブ要素が含まれています。追加されたアクティブ要素は、Al2O3と反応して、界面に金属特性を持つ反応層を形成します。この方法は、モリブデン - マンガンプロセスと比較して、大規模な生産に簡単に適応できます。この方法は比較的単純で経済的です。
5。直接債券クーパー-DBC
DBCは、セラミック表面（主にAL2O3およびALN）に銅箔を結合するメタレーション方法であり、チップオンボード（COB）パッケージング技術の台頭とともに開発された新しいプロセスです。基本原理は、Cuとセラミックの間に酸素を導入し、1065〜1083 -1065〜1083でCu/O共受液液相を形成し、セラミックベースと銅ホイルと反応してCualo2またはCu（ALO2）2を形成し、結合間の結合を実現することです。中間相の作用下での銅ホイルとセラミックマトリックス。
6。ワクサムマグネトロンスパッタリング
それは一種の物理的蒸気堆積であり、磁気制御技術によって基板に多層膜を堆積させます。これは、他の堆積技術が持たない利点があり、より良い接着、汚染、堆積サンプルの結晶性が改善し、高い堆積サンプルを改善して高くなります。 - 品質のフィルム。この方法で得られた金属層は非常に薄く、部品の寸法の精度を確保できます。 DPCプロセスは、PTH（穴を通る電気めっき） /Vias（穴）をサポートします。高密度アセンブリが可能です - ライン/ピッチ（L/s）解像度は20μmに達する可能性があるため、軽量、小型化、およびデバイスの統合が達成されます。
金属化材料
mo-MN法には、主にモリブデン、マンガン、タングステン、ニッケル、銀、および金が含まれています。
DBCメソッドには主に酸素を含まない銅（OFC）
❃その他の金属化方法の材料：パラジウム（PD）、プラチナ（PT）、チタン（TI）、およびアルミニウム（AL）。選択した金属合金も使用できます。
金属化されたセラミックの種類
1。金属化されたセラミック構造部品
彼らは主に、密閉、サポート、断熱材を保護し、断熱し、接続し、熱を放散します。使用される主な材料には、酸化アルミニウム（AL 2 O 3 ）セラミック、ジルコニア強化アルミナ（ZTA）、ジルコニアセラミック（ZRO 2 ）、窒化アルミニウムセラミック（ALN）、酸化ベリリウム（BEO）、窒素ボロン（BN）が含まれます。
2。金属化セラミック基板
アプリケーションでは、主にチップの熱放散と断熱を支援するための回路キャリアとして使用されます。主な材料には、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、および酸化ベリリウムが含まれます。
金属化されたセラミックの使用
❃高出力および高周波アプリケーション：パワーエレクトロニクス、マイクロ波デバイス、RFアンプ
❃電子コンポーネントとデバイス：統合回路、抵抗器、コンデンサ、センサー、トランスデューサー
hermeticパッケージングとシーリング：真空チューブ、電子チューブ、光電子デバイス、医療インプラント、およびデバイス。
結論
セラミックの金属化メカニズムと新しいプロセスの探査と開発に関するより深い研究は、金属およびセラミックシーリング表面を改善するための基礎であり、アプリケーションフィールドをさらに拡大し、将来の研究方向です。