I avansert produksjon har keramikk, med sin overlegne isolasjon, høye termiske ledningsevne, høye temperaturmotstand og korrosjonsmotstand, blitt uunnværlige nøkkelmaterialer i avanserte industrier som elektronikk, romfart og medisinsk. Imidlertid begrenser den iboende ikke-konduktiviteten til keramikk deres direkte anvendelse i kretsforbindelser, emballasje og sammenkoblingsstrukturer. For å løse dette problemet har teknologi for metalliserte keramiske komponenter dukket opp, som fungerer som en bro mellom keramikk- og metallverdenen og oppnår en perfekt sammensmelting av fordelene til begge materialene.
Metallisert keramikk refererer til dannelsen av en tett, jevn og fast bundet metallfilm eller belegg på overflaten av et keramisk substrat gjennom fysiske eller kjemiske metoder, noe som gir det ledningsevne, loddeevne og evnen til å koble til metallkomponenter. Denne teknologien beholder ikke bare de utmerkede egenskapene til det keramiske substratet, men gir det også ledningsevnen og tilkoblingsfunksjonene til metall, og er mye brukt i kraftmoduler, halvlederemballasje, vakuumenheter, sensorer og elektroniske komponenter med høy-pålitelighet.
Realiseringen av keramisk metallisering er avhengig av den effektive bindingen mellom metall og keramisk grensesnitt. Dens kjerneprinsipper kan grovt kategoriseres i to typer: kjemiske reaksjonsmetoder og fysisk dampavsetning (PVD).
Kjemiske reaksjonsmetoder genererer primært et metalliseringslag på den keramiske overflaten gjennom høy-temperatursintring eller kjemiske reduksjonsreaksjoner. Et typisk eksempel er Mo-Mn-metoden og dens forbedrede prosesser. Denne metoden blander molybden (Mo) og mangan (Mn) metallpulver eller oksider for å danne en slurry, som deretter skjerm-trykkes på den keramiske overflaten og sintres ved 1400 grader –1600 grader i en reduserende atmosfære (som hydrogen). Under denne prosessen fungerer Mn som en aktivator, og fremmer fukting og diffusjon ved grensesnittet mellom keramikk- og-metall, og danner en sterk kjemisk binding. I tillegg faller aktiv metalllodding (AMB) også inn i denne kategorien. Den bruker et loddemiddel som inneholder aktive elementer som Ti og Zr, som reagerer med den keramiske overflaten under oppvarming for å generere et overgangslag med metalliske egenskaper, og oppnå en direkte forbindelse mellom keramikk og metall.
Fysisk dampavsetning (PVD) er en metode som bruker magnetronsputtering eller vakuumfordampning i et vakuummiljø for å fordampe og avsette metallatomer på en keramisk overflate, og danner metallfilmer i nano- til mikron-størrelse. Denne metoden involverer lave prosesseringstemperaturer (vanligvis under 300 grader), og produserer jevne filmer med høy-renhet, noe som gjør den egnet for høy-presisjon, svært integrerte mikroelektroniske enheter. Vanlige avsatte metaller inkluderer titan (Ti), krom (Cr), nikkel (Ni) og kobber (Cu), med Ti og Cr tjener som overgangslag for å forbedre adhesjonen til metallisert keramikk betydelig.
Prosessflyten for metallisert keramikk er kompleks og presis, og inkluderer vanligvis følgende nøkkeltrinn:
Forbehandling av underlaget: Først gjennomgår det keramiske substratet presisjonsrengjøring ved hjelp av ultralyd- eller megasoniske renseteknikker for å fjerne overflateolje, sintringshjelpemidler og partikkelformige forurensninger, noe som sikrer overflaterens. Deretter utføres overflateaktiveringsbehandlinger, som plasmaetsing eller kjemisk behandling, for å forbedre overflateruhet og aktivitet, og gir "anker"-strukturer for adhesjon av metallsjikt.
Forberedelse av metalliseringslag: En passende metalliseringsmetode velges basert på applikasjonskrav. For tykke-filmprosesser blir metallpasta belagt på den keramiske overflaten ved hjelp av silketrykk; for tynne-filmprosesser avsettes et frølag ved hjelp av PVD-teknologi. Dette stadiet krever streng kontroll av beleggtykkelse, ensartethet og sammensetningsforhold for å sikre stabiliteten til påfølgende High Purity Alumina Precision Advanced Ceramic Metallization Parts-prosesser.
Mønstring og fortykning: Basert på frølaget defineres kretsmønstre ved hjelp av fotolitografi, maskering eller laseretsingsteknikker. Deretter blir ledende metaller som kobber fortykket ved hjelp av galvaniseringsprosesser for å danne ledende baner som oppfyller kravene til strømføring. DPC-teknologi (Direct Copper Plating) er et representativt eksempel som muliggjør høy-kabling med linjebredder på 20–30 μm.
Varmebehandling og sintring: Den metalliserte keramikken gjennomgår høy-temperatursintring eller -gløding for å fremme metallpartikkelfortetting og forbedre bindingsstyrken til aluminiumoksydmetallisert keramikk. Noen høy-pålitelighetsprodukter krever sekundær sintring i en tørr hydrogenatmosfære for å forbedre grensesnittstabiliteten ytterligere.
Etter-behandling og testing: Etter at Precision Metalized Ceramics er metallisert, må de rengjøres med tre nivåer med rent vann, vakuumtørkes og utsettes for testing av bindestyrke, konduktivitetstesting og termisk syklustesting for å sikre at produktet oppfyller kravene til lufttetthet, korrosjonsbestandighet og langsiktig-pålitelighet.
Med den raske utviklingen av 5G-kommunikasjon, nye energikjøretøyer, smarte nett og avansert medisinsk utstyr, øker etterspørselen etter høy-kraftig, svært integrert og svært pålitelig elektronisk emballasjemateriale daglig. Alumina Metallized Ceramics for Bonding-teknologi, med sine utmerkede termiske styringsevner, elektrisk isolasjon og strukturell stabilitet, har blitt en nøkkelstøtteteknologi for kjernekomponenter som kraftmoduler, IGBT-substrater, vakuumbrytere, røntgenrør og CT-detektorer.
Enten det er metalliserte keramiske skall for kraftelektronikk eller høy-metallisering av alumina-keramikk for sensorer, driver denne teknologien kontinuerlig den dype integrasjonen av materialvitenskap og produksjonsprosesser. I fremtiden, med forbedret prosesspresisjon og utvikling av nye materialsystemer, vil keramisk metallisering spille en uerstattelig rolle i mer ekstreme miljøer og scenarier med høyere-ytelse.
Ofte stilte spørsmål
Q:Hvordan vurderes vedheften til metalliseringslaget for aluminiumoksidmetallisert keramikk?
A: Det kvantifiseres først og fremst gjennom skjærstyrke- og trekktester; høy-pålitelighetsapplikasjoner krever vanligvis en skjærstyrke på større enn eller lik 20 MPa. I tillegg verifiseres motstand mot termisk utmatting gjennom termiske syklustester (f.eks. 500 sykluser fra -55 grader til +150 grader).
Q:Kan Mo-Mn Alumina Metallized Industrial Ceramic loddes etter metallisering?
A:Ja. Metalliseringslaget (som Mo-Mn+Ni eller direkte Ni/Au-belegg) gir god loddeevne, noe som gjør det mulig å lodde til ledninger eller hus ved å bruke tinn-bly eller bly-fritt loddemiddel. Det anbefales å kontrollere loddetemperaturen mellom 280 grader og 300 grader i ikke mer enn 5 sekunder for å forhindre reduksjon i vedheft.
Q:Hvordan sikres batchkonsistens for Customized Alumina Ceramic?
A: Viktige kontrollpunkter inkluderer batchinspeksjon av keramiske underlag, viskositetsverifisering av metalliseringspasta, periodisk kalibrering av sintringsovnstemperaturprofiler og 100 % elektrisk testing av ferdige produkter. Omfattende inspeksjonsrapporter og sporbarhetsregistreringer leveres for hver batch.
kontakt oss
Hvis du har tekniske behov for høy-presisjon, høy-pålitelighetMetallisert keramikk for elektriskeller er interessert i skreddersydd utvikling, vennligst kontakt oss. Vi vil gi deg profesjonelle materialløsninger og teknisk støtte.
