Een overzicht van gemetaliseerd keramiek

Wat is gemetaliseerd keramiek

Metalized keramiek verwijst naar een laag metaalfilm afgezet op het specifieke oppervlak van gemanipuleerde keramiek en vervolgens genezen in een hoge-temperatuurreductie-atmosfeer (waterstof of stikstof) oven zodat de metalen film stevig aan het oppervlak van de keramische componenten zal worden bevestigd, raadpleegt u Om figuur 1 te zijn. Na het metaalproces biedt het keramische oppervlak de kenmerken van metaal en kan het een dwingende verbinding tussen keramiek en metaal bereiken door het gebruik te maken

Figuur 1: Metalized keramiek

Het doel van keramische metallisatie

Als een typisch anorganisch niet-metaalmateriaal worden geavanceerd keramiek op grote schaal gebruikt in verschillende hoge spanning, hoge stroom en hoog-druk vacuümapparaten vanwege hun uitstekende elektrische, fysische en chemische, mechanische, thermische en optische eigenschappen. Deze praktische toepassingen omvatten vaak het gewricht van keramiek en metalen onderdelen in verschillende materialen, zoals roestvrij staal, zuurstofvrij koper, kovar, enzovoort.

Omdat de thermische expansiecoëfficiënt van keramische en metaalmaterialen enorme verschillen heeft, hebben de twee materialen van nature een slecht bevochtigingseffect. In deze velden heeft het afdichtingsoppervlak van keramische en metalen onderdelen een strikte afdichtingssterkte (treksterkte) en luchtdichtheidseisen na het solderen. Ze kunnen dus niet direct worden verbonden. Dus, keramische metallisatietechnologie werd geboren.

Sterke punten van gemetaliseerd keramiek

1. Hoge thermische geleidbaarheid - de warmte die de chip genereert, kan direct overbrengen naar de keramische delen

2. Ideale thermische expansiecoëfficiënt - de thermische expansiecoëfficiënt van geavanceerde keramiek en chips is vergelijkbaar en zal niet te veel vervorming veroorzaken wanneer het temperatuurverschil verandert.

3. Lage diëlektrische constante - de diëlektrische constante van het keramische materiaal zelf vermindert het signaalverlies, dus technische keramische materialen worden veel gebruikt in communicatieapparatuur en signaaloverdracht.

4. Hoge bindingskracht - hoge bindingssterkte van metaallaag en keramisch substraat van producten van keramische printplaatsen, tot 45 mPa (opmerkelijker dan de sterkte van 1 mm dikke keramische onderdelen zelf)

5. Hoge bedrijfstemperatuur-Ceramics kunnen cycli met hoge en lage temperatuur met grote schommelingen weerstaan ​​en kunnen zelfs lang bij een hoge bedrijfstemperatuur van 800 graden werken.

6. Hoge elektrische isolatie - Industrieel keramiek is isolatiematerialen die bestand zijn tegen hoge afbraakspanningen, vooral keramische isolatoren na het beglazing, en zelfs kunnen worden aangebracht in velden met spanningen boven 100 kV.

7. Chemische stabiliteit - Het keramische lichaam heeft een betere chemische stabiliteit. Het zal niet reageren met de meeste sterke zuren en basen en zal niet worden geoxideerd in een omgeving op hoge temperatuur.

Mechanisme van keramische metallisatie

Het mechanisme van keramische metallisatie maakt gebruik van de verschillende chemische reacties en diffusiemigratie van verschillende stoffen in geavanceerde keramiek en gemetaliseerde lagen in verschillende sinterstadia, zoals oxiden en niet -metalen oxiden.

Naarmate de temperatuur stijgt, wordt de vloeibare fase gevormd wanneer alle stoffen reageren om tussenliggende verbindingen te vormen en het gemeenschappelijke smeltpunt te bereiken. De vloeibare glasfase heeft een specifieke viscositeit en produceert tegelijkertijd een plastic stroom. Daarna worden de glazen deeltjes herschikt onder de werking van haarvaten, en de atomen of moleculen worden verspreid en gemigreerd onder de aandrijving van oppervlakte -energie. De poriën krimpen geleidelijk en verdwijnen met de toename van de korrelgrootte, waardoor de verdichting van de gemetaliseerde laag wordt gerealiseerd.

Keramische metallisatiemethoden

1. Mo-mn-methode

De Mo-MN-methode is gebaseerd op refractaire metaalpoeder MO en dope vervolgens een kleine hoeveelheid mn metallisatie-formule met laag smeltende punt, waarbij een bindmiddelcoating wordt toegevoegd aan het Al2O3-keramische oppervlak en vervolgens sinteren om een ​​mo mn metallisatielaag te vormen.

2. Geactiveerde MO-MN-methode

De geactiveerde MO-MN-methode is een verbetering op basis van de traditionele. De hoofdrichtingen voor verbetering zijn het toevoegen van activatoren en het vervangen van metaalpoeder door molybdeen- en mangaanoxiden of zouten. Beide verbeteringen zijn ontworpen om de metaaltemperatuur te verlagen.

3. Silverpasta -sintermethode

De zilveren methode omvat het aanbrengen van een laag Ag -pasta op het keramische oppervlak, samengesteld uit Ag -zoutflux en lijm, en vervolgens sinteren bij hoge temperaturen om Ag -ionen te verminderen tot elementaire Ag. De AG -laag kan worden verminderd door triethanolamine -zilvercarbonaat of door zilvernitraat toe te voegen aan ammoniak en vervolgens te verminderd door formaldehyde of mierenzuur.

Vanwege de sterke diffusie van zilverionen is de zilverpasta -sintermethode niet geschikt voor elektrische apparaten die worden gebruikt in sterke elektrische velden. De elektrische eigenschappen zullen snel verslechteren onder hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en directe stroom elektrische velden.

4. Actief metalen brugbuis

Actief metaalcrazing is ook een breder gebruikte keramisch-metaal afdichtingsproces; Het is 10 jaar later dan de ontwikkeling van de MO-MN-methode, gekenmerkt door minder processen, kortere cycli, goede lasbetrouwbaarheid en geschikt voor een verscheidenheid aan verschillende keramische materialen. De afdichting van keramische metalen kan worden voltooid met slechts één verwarmingsproces. Steelleggingen bevatten toegevoegde Ti-, ZR-, HF- en TA -actieve elementen; De toegevoegde actieve elementen reageren met Al2O3 om een ​​reactielaag te vormen met metaalkenmerken op het interface; Deze methode kan eenvoudig worden aangepast aan grootschalige productie, vergeleken met molybdeen-mangaanproces, deze methode is relatief eenvoudig en economisch.

5. Directe obligatie Cooper - DBC

DBC is een metallisatiemethode om koperen folie op een keramisch oppervlak te binden (voornamelijk AL2O3 en ALN), een nieuw proces dat is ontwikkeld met de opkomst van chip-on-board (COB) verpakkingstechnologie. Het basisprincipe is om zuurstof te introduceren tussen Cu en keramiek, en vervolgens de cu/o eutectische vloeibare fase te vormen bij 1065 ~ 1083 ℃, en vervolgens te reageren met keramische basis en koperen folie om cualo2 of cu (ALO2) 2 te vormen en de binding te realiseren tussen De koperen folie en keramische matrix onder de werking van de tussenliggende fase.

6. Vaccum magnetron sputteren

Het is een soort fysieke dampafzetting, die meerlagige film op het substraat afzet door magnetische controletechnologie, die de voordelen heeft die andere depositie -technologieën niet hebben, met een betere hechting, minder vervuiling en verbeterde kristalliniteit van het afgezette monster om hoog te verkrijgen. -Helatiefilm. De metallisatielaag verkregen door deze methode is erg dun, wat kan zorgen voor de nauwkeurigheid van de dimensie van het onderdeel. Het DPC -proces ondersteunt PTH (geëlektropleerd door gat) /vias (door gat). Hoge dichtheid is mogelijk - lijn/toonhoogte (L/S) Resolutie kan 20 μm bereiken, waardoor lichtgewicht, miniaturisatie en integratie van apparaten worden bereikt.

Metallisatiematerialen

❃ De MO-MN-methode omvat voornamelijk molybdeen, mangaan, wolfraam, nikkel, zilver en goud.

❃ De DBC-methode omvat voornamelijk zuurstofvrij koper （OFC）

❃ Materialen van andere metallisatiemethoden: palladium (PD), platina (PT), titanium (Ti) en aluminium (AL). Geselecteerde metaallegeringen kunnen ook worden gebruikt.

Soorten gemetalliseerd keramiek

1. Getalliseerde keramische structurele delen

Ze beschermen voornamelijk, hermetisch, ondersteunen, isolatie, verbinden en afwijken van warmte. De belangrijkste gebruikte materialen omvatten aluminiumoxide (AL ₂ O ₃ ) keramiek, zirkonia gehard aluminiumoxide (ZTA), zirkonia keramisch (ZRO ₂ ), aluminium nitride keramisch (ALN), berylliumoxide (beo) en boron nitride (BN).

2. Getalliseerd keramisch substraat

In de toepassing wordt het voornamelijk gebruikt als circuitdrager om chip warmtedissipatie en isolatie te helpen. De primaire materialen omvatten aluminiumoxide, aluminiumnitride, siliciumnitride en berylliumoxide.

Gebruik van gemetaliseerd keramiek

❃ High-Power en hoogfrequente toepassingen: stroomelektronica, magnetronapparaten, RF-versterkers

❃ Elektronische componenten en apparaten: geïntegreerde circuits, weerstanden en condensatoren, sensoren en transducers

❃ Hermetische verpakking en afdichting: vacuümbuizen, elektronenbuizen, opto -elektronische apparaten, medische implantaten en apparaten.

Conclusie

Het meer diepgaande onderzoek naar het metallisatiemechanisme van keramiek en de exploratie en ontwikkeling van nieuwe processen is de basis voor het verbeteren van het metaal- en keramische afdichtingsoppervlak, dat het toepassingsveld verder zal uitbreiden en de toekomstige onderzoeksrichting is.