substrat metaliziranih keramičnih komponent: tehnični principi, procesne poti in analiza uporabe

Kot ključni material v sodobni elektronski embalaži metalizirani keramični substrati dosegajo organsko kombinacijo lastnosti obeh materialov s trdno vezavo kovinskega filma na keramično površino. Njegova struktura združuje visoko izolacijo in lastnosti odpornosti na visoke temperature, ki jih ima keramika, z odlično električno in toplotno prevodnostjo kovin, zaradi česar je glavni nosilec za aplikacije, kot so visoko{1}}zmogljive elektronske naprave, napredne optoelektronske naprave in visoko-zanesljiva avtomobilska elektronika. Sledi sistematično obdelavo metaliziranih keramičnih podlag iz več dimenzij, kot so tehnični principi, glavni procesi, značilnosti delovanja in industrijske aplikacije.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jedro metaliziranih keramičnih substratov je doseči visoko-trdnost in zanesljive povezave med dvema heterogenima materialoma, keramiko in kovino. Njegovo osnovno načelo ni preprosta fizična pritrditev, temveč temelji na kemični vezavi in ​​reakcijski difuziji na vmesniku. Ker ima keramika nizko površinsko energijo in je kemično inertna, jo je težko zmočiti in povezati z običajnimi kovinami. Zato je ključ do procesa doseči metalurško vezavo z vnosom aktivnih elementov (kot je titan, cirkonij) ali ustvarjanjem evtektične tekoče faze (kot je baker-kisikov evtektik), ki povzroči kemično reakcijo na vmesniku, da se ustvari prehodna plast.

Tipičen substrat iz metalizirane keramike ima sendvič strukturo: keramični substrat zagotavlja mehansko podporo in izolacijo, metalizirana prehodna plast na sredini izvaja vez, debela kovinska plast (običajno baker) na površini pa prevzame funkcije električne prevodnosti, toplotne prevodnosti in nosilca varjenja. Ta kompozitna zasnova -kovine- temeljito rešuje problem toplotne obremenitve, ki jo povzroča neusklajenost koeficienta toplotnega raztezanja (CTE) med heterogenimi materiali, s čimer močno izboljša dolgoročno-zanesljivost naprave pri temperaturnih ciklih.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postopek metalizacije je ključnega pomena za določanje učinkovitosti in cene substrata. Trenutno glavne tehnološke poti vključujejo neposredno nanašanje bakra, tehnologijo tankih filmov in aktivno spajkanje kovin.

Postopek neposrednega prevleke z bakrom (DBC). Ta postopek se izvaja pri visoki temperaturi (približno 1065 stopinj) in v natančno nadzorovani atmosferi z nizkim parcialnim tlakom kisika, kar povzroči evtektično reakcijo na površini bakrene folije in keramike (kot je aluminijev oksid ali aluminijev nitrid). Njegovo jedro je tvorba plasti evtektične tekoče faze Cu/O, ki lahko zmoči keramiko in reagira z njo, da tvori stabilno sestavljeno prehodno plast (kot je CuAlO₂). Prednost postopka DBC je, da je bakrena plast debela (do 300 μm ali več) in ima močan tok-prevajanje in-odvajanje toplote. Zelo je primeren za-scenarije visoke moči, kot so moduli IGBT za električna vozila.

 

Tanki film in postopek galvanizacije (DPC). Ta postopek najprej oblikuje nanometrsko plast kovinskega semena (kot je Ti/Cu) na keramiki s tehnologijo fizičnega naparjevanja (PVD), kot je magnetronsko razprševanje, nato pa odebeli bakreno plast z vzorčasto galvanizacijo. Izjemni prednosti postopka DPC sta njegova visoka natančnost vzorca (širina črt/razmik do 20 μm) in postopek pri nizki-temperaturi, s katerim se izognete poškodbam materialov zaradi toplotne obremenitve, ki jih povzročajo visoke temperature. Posebej je primeren za proizvodnjo preciznih metaliziranih keramičnih komponent iz aluminijevega oksida in se pogosto uporablja v radiofrekvenčnih napravah in optičnih komunikacijskih modulih, ki zahtevajo visoko gostoto ožičenja.

 

Postopek aktivnega spajkanja kovin (AMB). Postopek AMB uporablja spajko, ki vsebuje aktivne elemente, kot sta titan in cirkonij, ki se segreje v vakuumski peči nad tališče spajke. Aktivni elementi kemično reagirajo s keramično površino in tvorijo tanko plast, ki jo spajkanje zmoči, s čimer se doseže visoko-trdna povezava med keramiko in kovino (običajno debelim bakrom). Postopek AMB ima izjemno visoko trdnost lepljenja in je še posebej primeren za proizvodnjo naprednih keramičnih kovinskih delov z visoko čistostjo aluminijevega oksida, kot tudi za področja z izjemno strogimi zahtevami glede zanesljivosti, kot so pretvorniki glavnega pogona za vozila z novo energijo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Odlične zmožnosti upravljanja s toploto: keramične podlage, zlasti aluminijev nitrid (AlN), imajo odlično toplotno prevodnost (do 180 W/m·K) in lahko učinkovito odvajajo toploto, ki jo proizvaja čip. Njegov koeficient toplotnega raztezanja se ujema s koeficientom polprevodniških čipov (kot sta Si, SiC), kar znatno zmanjša obremenitev termičnega cikla in podaljša življenjsko dobo spajkalnega spoja.

Odlične električne in mehanske lastnosti: Sama keramika ima visoko dielektrično trdnost in nizke dielektrične izgube, bakrena plast, ki jo na površini oblikuje metalizirana keramika, pa zagotavlja prevodno pot z nizko-upornostjo. Ta kombinacija zagotavlja stabilno delovanje naprave pri visoki frekvenci in visoki napetosti. Hkrati ima substrat iz metalizirane keramike visoko mehansko trdnost, dimenzijsko stabilnost, odpornost proti koroziji in se lahko prilagodi težkim okoljem.

Prilagodljivost oblikovanja in izdelave: Različni postopki metalizirane keramike zagotavljajo različne možnosti oblikovanja. Od visokotokovne-nosilne zmogljivosti DBC do visoko-natančnega ožičenja DPC do ultra-visoke zanesljivosti AMB lahko inženirji izberejo optimalno rešitev metalizirane keramike iz aluminijevega oksida na podlagi posebnih električnih, toplotnih, mehanskih in stroškovnih zahtev. To postavlja temelje za oblikovanje in prilagojeno proizvodnjo Precision Metallized Ceramics.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Osredotočeni smo na zagotavljanje visoke-kakovostimetalizirane keramične komponente, storitve natančne strojne obdelave in smo predani ustvarjanju visoko-zmogljive metalizirane aluminijeve keramike za električne komponente za naše stranke. Ne glede na to, ali gre za standardno prilagoditev substrata ali zapleteno natančno obdelavo metalizirane keramike, lahko zagotovimo profesionalne rešitve od zasnove do končnih izdelkov, da bi vašim izdelkom pomagali doseči preboj na področjih visoke-natančnosti.