Galios elektronikos, vakuuminių įrenginių, puslaidininkių pakuočių ir naujos energijos įrangos srityse keramikos{0}}su -metalų sujungimo technologija yra pagrindinis komponentas, norint pasiekti labai patikimą hermetišką pakuotę ir efektyvų šilumos valdymą. Kadangi pati keramika nėra lituojama, jos paviršiuje keraminiu metalizavimu turi būti suformuota stipri, laidži ir lituojanti metalinė plėvelė. Įrenginiams tobulėjant, siekiant didesnio galios tankio, didesnio dažnio ir mažesnio dydžio, keliami didesni reikalavimai metalizuotos keramikos paviršių sukibimo stiprumui, terminiam stabilumui ir mikroskopiniam vienodumui, todėl metalizavimo procesai nuolat vystosi nuo tradicinio aukštoje -temperatūros sukepinimo iki žemos -temperatūrinės fizinės, nekenksmingos aplinkai ir aukštai -.
Techninis pagrindinių metalizavimo metodų palyginimas
Šiuo metu pramonėje plačiai naudojami keramikos metalizavimo metodai: beelektrinis dengimas, galvanizavimas, dengimas sidabru / nikeliu, Mo{0}}Mn sukepinimas ir vakuuminio dengimo technologija, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų:
Beelektrinei Ni{0}}P dengimui nereikia išorinio maitinimo šaltinio ir gali sudaryti vienodą dangą ant sudėtingų geometrinių paviršių. Tačiau plėvelės sluoksnis ir keraminis pagrindas daugiausia yra fiziškai adsorbuojami, todėl sukibimas yra silpnas (paprastai<3 MPa). Furthermore, the plating solution is expensive, and the treatment of phosphorus-containing wastewater is difficult, making it difficult to meet high reliability requirements.
Nors galvanizuojant Ni galima gauti mažai{0}}įtemptų dangų, jis yra ypač jautrus pirminio apdorojimo proceso švarumui, todėl gali atsirasti defektų, pvz., pūslių ir įdubimų. Be to, dėl elektrinio lauko pasiskirstymo įtakos tiksliai metalizuotų aliuminio keramikos komponentų gilios skylės arba griovelių sritys dažnai būna netolygiai padengtos, todėl tolygiai dengiamos prastai.
Ag(Ni) metodas, apimantis srutų dengimą, po to sumažinant aukštą{0}}temperatūrą, kad susidarytų metalinis sluoksnis, yra paprastas ir užtikrina gerą laidumą. Tačiau Ag sluoksnis yra linkęs į jonų migraciją esant aukštai temperatūrai, didelei drėgmei ir nuolatinės srovės elektriniams laukams, todėl izoliacija sugenda. Nors Ni sluoksnis yra mažai mobilus, plėvelė paprastai yra plona, nepertraukiama ir neturi pakankamai atsparumo korozijai.
The Mo-Mn sintering method, the most mature process, oxidizes Mn in an H₂-H₂O atmosphere and reacts it with the Al₂O₃ glass phase to form a manganese aluminum spinel transition layer, achieving high-strength bonding (>20 MPa). Tačiau tam reikia sukepinti aukštoje-1300–1500 laipsnių temperatūroje, todėl sunaudojama daug energijos. Be to, dėl stambių Mo{6}}Mn miltelių dalelių susidaro šiurkšti ir nelygi plėvelė, todėl ji netinkama didelio-tikslaus aliuminio keramikos dalių apdirbimui.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos metalizacijos kokybei
1. Plėvelės medžiagų suderinamumas: ideali metalizavimo sistema turi subalansuoti sukibimą, laidumą ir suvirinamumą. Ni-Cu/Ag kompozicinė struktūra dėl savo gradiento CTE, cheminio suderinamumo ir gebėjimo blokuoti Ag difuziją tapo standartiniu didelio-dažnio ir didelės{4}}galios įrenginių sprendimu.
2. Plėvelės storio optimizavimas: per plona (<0.5 μm) films cannot form a continuous film, resulting in insufficient adhesion; too thick (>3 μm) plėvelės padidina vidinį įtempį ir sumažina plastiškumą. Eksperimentai rodo, kad Ni-Cu pereinamasis sluoksnis pasiekia didžiausią sąsajos sukibimą esant 1,0–1,5 μm.
3. Substrate Pretreatment and Cleanliness: Micropores and contaminants on the Al₂O₃ surface significantly weaken adhesion. Standard procedures include ultrasonic cleaning and plasma activation to ensure a surface energy >72 mN/m, užtikrinantis švarų ir aktyvų pagrindą purškimui.
Taikymo scenarijai ir ateities tendencijos
Galios elektroniniai moduliai: IGBT substratuose naudojamos didelio grynumo aliuminio oksido tikslios pažangios keraminės metalizavimo dalys (HAMP), kad būtų pasiektos mažos šiluminės varžos jungtys naudojant purškiamąjį metalizavimą.
Vakuuminiai elektroniniai prietaisai: metalizuojant keliaujančių bangų vamzdžių (TWT) ir magnetronų keramines dalis reikalingas didelis hermetiškumas; tankios, ne{0}}akytos purškiamos plėvelės yra pranašesnės už porėtus sukepintos sluoksnius.
5G RF įrenginiai: Didelis odos efektas esant aukštiems dažniams reikalauja itin mažo elektrodo paviršiaus atsparumo, todėl Ag viršutinis sluoksnis yra būtinas.
Ateityje pramonė sutelks dėmesį į tris pagrindines kryptis: pirma, naujų gradiento sudėtinių taikinių (tokių kaip W-Ni-Fe) kūrimas, kad jie labiau atitiktų CTE; antra, derinant atominio sluoksnio nusodinimą (ALD), kad būtų galima valdyti sub-nanometro sąsają; ir trečia, reklamuoti rutulinio -to- (R2R) purškimo įrangą, siekiant sumažinti aliuminio oksido metalizuotos keramikos gamybos sąnaudas.
Išvada
Nuo Mo-Mn aukštos-temperatūros sukepinimo iki Ni-Cu/Ag kompozitinio purškimo – kiekvienas didelio-stiprumo metalizuotų keramikos komponentų technologijos šuolis kyla dėl vis aukštesnių našumo ribų. Sparčiai plintant plataus diapazono puslaidininkiniams įtaisams, pvz., silicio karbidui ir galio nitridui, tiksli metalizuota keramika nebėra tik jungiamoji priemonė, bet ir pagrindinės įgalinimo technologijos, lemiančios bendrą šiluminį -elektrinį-mechaninį sistemų patikimumą. Tik nuolat optimizuojant medžiagų sistemas ir proceso langus galima apsaugoti pagrindinių įrenginių saugą ir eksploatavimo trukmę esant ekstremalioms eksploatavimo sąlygoms.
Susisiekite su mumis
Jei norite sužinoti daugiau apie plėvelės projektavimo principus, tipinius gedimo režimus arba purškimo proceso parametrų langusMetalizuota keramika elektros komponentams, susisiekite su mumis. Mes suteiksime jums profesionalią techninę informaciją ir inžinerinės pagalbos patarimus.
