Chất nền thành phần gốm kim loại: nguyên tắc kỹ thuật, đường dẫn quy trình và phân tích ứng dụng

Là vật liệu chính trong bao bì điện tử hiện đại, chất nền gốm kim loại đạt được sự kết hợp hữu cơ các đặc tính của hai vật liệu bằng cách liên kết chắc chắn màng kim loại với bề mặt gốm. Cấu trúc của nó kết hợp các đặc tính cách nhiệt và chịu nhiệt độ cao của gốm sứ với tính dẫn điện và nhiệt tuyệt vời của kim loại, khiến nó trở thành chất mang cốt lõi cho các ứng dụng như thiết bị điện tử công suất cao, thiết bị quang điện tử tiên tiến và thiết bị điện tử ô tô có độ tin cậy cao-. Phần sau đây sẽ trình bày chi tiết một cách có hệ thống về chất nền gốm kim loại từ nhiều khía cạnh như nguyên tắc kỹ thuật, quy trình chính, đặc tính hiệu suất và ứng dụng công nghiệp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cốt lõi của chất nền gốm kim loại là đạt được-độ bền cao và kết nối đáng tin cậy giữa hai vật liệu không đồng nhất là gốm và kim loại. Nguyên tắc cơ bản của nó không phải là sự gắn kết vật lý đơn giản mà dựa vào liên kết hóa học và phản ứng khuếch tán ở bề mặt. Bởi vì gốm sứ có năng lượng bề mặt thấp và trơ về mặt hóa học nên chúng khó làm ướt và liên kết với các kim loại thông thường. Do đó, mấu chốt của quy trình này là đạt được liên kết luyện kim bằng cách đưa vào các nguyên tố hoạt tính (chẳng hạn như titan, zirconi) hoặc tạo ra pha lỏng eutectic (chẳng hạn như đồng{4}}oxy eutectic), gây ra phản ứng hóa học tại bề mặt phân cách để tạo ra lớp chuyển tiếp.

Chất nền gốm kim loại hóa điển hình có cấu trúc bánh sandwich: chất nền gốm cung cấp hỗ trợ cơ học và cách nhiệt, lớp chuyển tiếp kim loại hóa ở giữa thực hiện liên kết và lớp kim loại dày (thường là đồng) trên bề mặt đảm nhận các chức năng dẫn điện, dẫn nhiệt và chất mang hàn. Thiết kế hỗn hợp gốm-đến{2}}kim loại này về cơ bản giải quyết được vấn đề ứng suất nhiệt do hệ số giãn nở nhiệt (CTE) không khớp giữa các vật liệu không đồng nhất, nhờ đó cải thiện đáng kể độ tin cậy-lâu dài của thiết bị trong các chu kỳ nhiệt độ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quá trình kim loại hóa là chìa khóa để xác định hiệu suất và giá thành của chất nền. Hiện nay, các hướng công nghệ chủ đạo bao gồm phủ đồng trực tiếp, công nghệ màng mỏng và hàn kim loại hoạt động.

Quá trình phủ đồng trực tiếp (DBC). Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ cao (khoảng 1065 độ) và trong môi trường áp suất riêng phần oxy thấp được kiểm soát chính xác, gây ra phản ứng eutectic xảy ra trên bề mặt của lá đồng và gốm (như nhôm oxit hoặc nhôm nitrit). Cốt lõi của nó là sự hình thành một lớp pha lỏng eutectic Cu/O, có thể làm ướt gốm và phản ứng với nó để tạo thành lớp chuyển tiếp hợp chất ổn định (chẳng hạn như CuAlO₂). Ưu điểm của quy trình DBC là lớp đồng dày (lên đến 300 μm trở lên) và có khả năng truyền dòng điện và tản nhiệt-mạnh. Nó rất phù hợp với các tình huống có công suất cao-chẳng hạn như mô-đun IGBT cho xe điện.

 

Quá trình màng mỏng và mạ điện (DPC). Quá trình này trước tiên tạo thành lớp hạt kim loại có kích thước nano (như Ti/Cu) trên gốm thông qua công nghệ lắng đọng hơi vật lý (PVD) như phún xạ magnetron, sau đó làm dày lớp đồng thông qua mạ điện theo hoa văn. Ưu điểm nổi bật của quy trình DPC là độ chính xác mẫu cao (độ rộng/khoảng cách dòng lên tới 20 μm) và quy trình-nhiệt độ thấp, giúp tránh hư hỏng ứng suất nhiệt đối với vật liệu do nhiệt độ cao gây ra. Nó đặc biệt thích hợp để sản xuất các Linh kiện gốm Alumina được kim loại hóa chính xác và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tần số vô tuyến và mô-đun truyền thông quang học yêu cầu mật độ dây cao.

 

Quá trình hàn kim loại hoạt động (AMB). Quy trình AMB sử dụng chất hàn có chứa các nguyên tố hoạt tính như titan và zirconium, được nung nóng trong lò chân không đến trên điểm nóng chảy của chất hàn. Các nguyên tố hoạt động phản ứng hóa học với bề mặt gốm để tạo thành một lớp mỏng có thể làm ướt bằng chất hàn, nhờ đó đạt được kết nối cường độ cao giữa gốm và kim loại (thường là đồng dày). Quy trình AMB có độ bền liên kết cực cao và đặc biệt phù hợp để sản xuất các Bộ phận kim loại gốm tiên tiến có độ tinh khiết cao Alumina, cũng như các khu vực có yêu cầu về độ tin cậy cực kỳ nghiêm ngặt, chẳng hạn như bộ biến tần truyền động chính cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Khả năng quản lý nhiệt tuyệt vời: Chất nền gốm, đặc biệt là nhôm nitrit (AlN), có độ dẫn nhiệt tuyệt vời (lên tới 180 W/m·K) và có thể tản nhiệt do chip tạo ra một cách hiệu quả. Hệ số giãn nở nhiệt của nó phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của chip bán dẫn (như Si, SiC), giảm đáng kể ứng suất chu kỳ nhiệt và kéo dài tuổi thọ mối hàn.

Đặc tính cơ và điện tuyệt vời: Bản thân gốm có độ bền điện môi cao và tổn thất điện môi thấp, đồng thời lớp đồng được tạo thành bởi Gốm kim loại hóa trên bề mặt cung cấp một đường dẫn điện trở-thấp. Sự kết hợp này đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định ở tần số cao và điện áp cao. Đồng thời, nền Metallized Ceramic có độ bền cơ học cao, ổn định kích thước, chống ăn mòn và có thể thích ứng với môi trường khắc nghiệt.

Tính linh hoạt trong thiết kế và sản xuất: Các quy trình gốm kim loại hóa khác nhau cung cấp nhiều tùy chọn thiết kế khác nhau. Từ khả năng mang dòng-cao của DBC, đến hệ thống dây điện-có độ chính xác cao của DPC, đến độ tin cậy cực cao của AMB, các kỹ sư có thể chọn giải pháp Gốm kim loại Alumina tối ưu dựa trên các yêu cầu cụ thể về điện, nhiệt, cơ khí và chi phí. Điều này đặt nền tảng cho việc thiết kế và sản xuất tùy chỉnh Gốm kim loại chính xác.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chúng tôi tập trung vào việc cung cấp-chất lượng caothành phần gốm kim loại, dịch vụ gia công chính xác và cam kết tạo ra-Gốm sứ Alumina kim loại hóa hiệu suất cao cho Linh kiện điện cho khách hàng của chúng tôi. Cho dù đó là tùy chỉnh chất nền tiêu chuẩn hay xử lý gốm kim loại có độ chính xác phức tạp, chúng tôi đều có thể cung cấp các giải pháp chuyên nghiệp từ thiết kế đến thành phẩm để giúp sản phẩm của bạn đạt được bước đột phá trong các lĩnh vực có độ chính xác cao.