Ein Überblick über die metallisierte Keramik

Was ist metallisiert Keramik

Metalisierte Keramik bezieht sich auf eine auf die spezifische Oberfläche der konstruierten Keramik abgelagerte Metallschicht und dann in einer Hochtemperaturreduktionsatmosphäre (Wasserstoff oder Stickstoff), so dass der Metallfilm fest an der Oberfläche der Keramikkomponenten befestigt wird, siehe sich, siehe Zu Abbildung 1. Nach dem Metallverfahren bietet die Keramikoberfläche die Eigenschaften von Metall und kann eine überzeugende Verbindung zwischen Keramik und Metall durch Löschen herstellen.

Abbildung 1: metallisierte Keramik

Der Zweck der Keramikmetallisierung

Als typisches anorganisches nicht-metallisches Material wurden fortgeschrittene Keramik in verschiedenen Hochspannungs-, Hochstrom- und Hochdruck-Vakuumgeräten aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen, physikalischen und chemischen, mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften weit verbreitet. Diese praktischen Anwendungen umfassen häufig die Gelenk von Keramik und Metallteilen in verschiedenen Materialien wie Edelstahl, sauerstofffreiem Kupfer, Kovar usw.

Da der thermische Expansionskoeffizient von Keramik- und Metallmaterialien große Unterschiede aufweist, haben die beiden Materialien natürlich einen schlechten Benetzungseffekt. In diesen Feldern weist die Dichtfläche von Keramik- und Metallteilen nach dem Löschen strenge Versiegelungsfestigkeit (Zugfestigkeit) und Luftdichtungsanforderungen auf. Daher können sie nicht direkt verbunden werden. Daher wurde die Keramikmetallisierungstechnologie geboren.

Stärken der metallisierten Keramik

1. hohe thermische Leitfähigkeit - Die Wärme, die der Chip erzeugt, kann direkt auf die Keramikteile übertragen werden

2. idealer Wärmeausdehnungkoeffizient - Der thermische Expansionskoeffizient fortschrittlicher Keramik und Chips ist ähnlich und führt zu einer zu hohen Verformung, wenn sich die Temperaturdifferenz ändert.

3.. Niedrige Dielektrizitätskonstante - Die Dielektrizitätskonstante des Keramikmaterials selbst reduziert den Signalverlust, so

4. Hohe Bindungskraft - Hohe Bindungsfestigkeit von Metallschicht und Keramiksubstrat von Produkten von Keramikschaltkarten, bis zu 45 MPa (bemerkenswerter als die Festigkeit von 1 mm dicken Keramikteilen selbst)

5. Hohe Betriebstemperatur-Ceramics können hohen und niedrigen Temperaturzyklen mit großen Schwankungen standhalten und sogar lange bei einer hohen Betriebstemperatur von 800 Grad arbeiten.

6. Hohe elektrische Isolierung - Industrielle Keramik sind Isoliermaterialien, die hohen Durchbruchspannungen, insbesondere Keramikisolatoren nach der Verglasung, standhalten und sogar in Feldern mit Spannungen über 100 kV angewendet werden können.

7. Chemische Stabilität - Der Keramikkörper hat eine bessere chemische Stabilität. Es reagiert nicht mit den meisten starken Säuren und Basen und wird in einer Hochtemperaturumgebung nicht oxidiert.

Mechanismus der Keramikmetallisierung

Der Mechanismus der Keramikmetallisation nutzt die verschiedenen chemischen Reaktionen und die Diffusionsmigration verschiedener Substanzen in fortgeschrittener Keramik und metallisierten Schichten in verschiedenen Sinterstadien wie Oxiden und nichtmetallischen Oxiden aus.

Wenn die Temperatur steigt, wird die flüssige Phase gebildet, wenn alle Substanzen auf Zwischenverbindungen bilden und den gemeinsamen Schmelzpunkt erreichen. Die flüssige Glasphase hat eine spezifische Viskosität und erzeugt gleichzeitig einen plastischen Fluss. Danach werden die Glaspartikel unter der Wirkung von Kapillaren umgeordnet, und die Atome oder Moleküle werden unter dem Antrieb der Oberflächenenergie diffus und migriert. Die Poren schrumpfen allmählich und verschwinden mit zunehmender Korngröße, wodurch die Verdichtung der metallisierten Schicht realisiert wird.

Keramikmetallisierungsmethoden

1. MO-MN-Methode

Die MO-MN-Methode basiert auf refraktärem Metallpulver MO und dopt dann eine kleine Menge an Meling-Mn-Metallisationsformel mit niedrigem MelTing Point, wobei die al2o3-Keramikoberfläche eine Bindemittelbeschichtung hinzugefügt und dann eine MO MN-Metallisationsschicht bildet.

2. Aktivierte Mo-MN-Methode

Die aktivierte MO-MN-Methode ist eine Verbesserung, die auf dem traditionellen basiert. Die Hauptanweisungen auf Verbesserung sind Aktivatoren hinzuzufügen und Metallpulver durch Molybdän- und Manganoxide oder Salze zu ersetzen. Beide Verbesserungen sollen die Metalltemperatur reduzieren.

3. Silberpaste -Sintermethode

Bei der Silbermethode wird eine Schicht Ag -Paste auf die Keramikoberfläche aufgetragen, die aus Salzfluss und Klebstoff besteht, und dann bei hohen Temperaturen, um Ag -Ionen auf elementare Ag zu reduzieren. Die Ag -Schicht kann durch Triethanolaminsilberkarbonat oder durch Zugabe von Silbernitrat zu Ammoniak und dann durch Formaldehyd oder Ameisensäure reduziert werden.

Aufgrund der starken Diffusion von Silberionen ist die Sintermethode der Silberpaste nicht für Elektrogeräte geeignet, die in starken elektrischen Feldern verwendet werden. Die elektrischen Eigenschaften verschlechtern sich schnell unter hohen Temperaturen, hohen Luftfeuchtigkeit und elektrischen Feldern.

4. Active Metall Lilling-Amb- Amb

Das aktive Metalllöckchen ist auch ein weit verbreiteter Versiegelungsprozess von Keramik und Metall. Es ist 10 Jahre später als die Entwicklung der MO-MN-Methode, die durch weniger Prozesse, kürzere Zyklen, gute Schweißzuverlässigkeit und für eine Vielzahl verschiedener Keramikmaterialien geeignet ist. Die Keramikmetallversiegelung kann mit nur einem Heizungsprozess abgeschlossen werden. Lötlegierungen enthalten zusätzliche Ti-, ZR-, HF- und TA -aktive Elemente; Die zusätzlichen aktiven Elemente reagieren mit Al2O3, um eine Reaktionsschicht mit Metalleigenschaften an der Grenzfläche zu bilden. Diese Methode kann leicht an eine groß angelegte Produktion angepasst werden, verglichen mit dem Molybdän-Mangan-Prozess ist diese Methode relativ einfach und wirtschaftlich.

5. Direktanbindung Cooper - DBC

DBC ist eine Metallisationsmethode zur Bindung von Kupferfolie auf einer Keramikoberfläche (hauptsächlich Al2O3 und ALN), ein neuer Prozess, der mit dem Aufstieg der COB-auf-Board-Verpackungstechnologie (COB) entwickelt wurde. Das Grundprinzip besteht darin, Sauerstoff zwischen Cu und Keramik einzuführen und dann bei 1065 ~ 1083 ° Die Kupferfolie und die Keramikmatrix unter der Wirkung der Zwischenphase.

6. Vaccum Magnetron Sputtering

Es handelt -qualität Film. Die durch diese Methode erhaltene Metallisationsschicht ist sehr dünn, was die Genauigkeit der Abmessung des Teils gewährleisten kann. Der DPC -Prozess unterstützt PTH (durch Loch elektropliert) /Vias (durch Loch). Die Auflösung von Hochdichte ist möglich - Line/Pitch (L/S) kann 20 μm erreichen, wodurch leichte, Miniaturisierung und Integration von Geräten erreicht werden.

Metallisierungsmaterialien

❃ Die MO-MN-Methode umfasst hauptsächlich Molybdän, Mangan, Wolfram, Nickel, Silber und Gold.

❃ Die DBC-Methode enthält hauptsächlich sauerstofffreies Kupfer （OFC）

❃ Materialien anderer Metallisationsmethoden: Palladium (PD), Platin (PT), Titan (Ti) und Aluminium (Al). Ausgewählte Metalllegierungen können auch verwendet werden.

Arten metallisierter Keramik

1. metallisierte Keramikstrukturteile

Sie schützen, schützen, unterstützen, unterstützen, verbinden und leiten Wärme ab. Zu den verwendeten Hauptmaterialien gehören Aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ ) Keramik, Zirkonia, die Aluminiumoxid (ZTA), Zirkonia -Keramik (ZRO ₂ ), Aluminiumnitridkeramik (ALN), Berylliumoxid (BEO) und Bornitrid (BN) gehärtet haben.

2. metallisiertes Keramiksubstrat

In der Anwendung wird es hauptsächlich als Schaltkämpfer verwendet, um die Abteilung und Isolierung von Chip -Wärme zu unterstützen. Die primären Materialien umfassen Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid und Berylliumoxid.

Verwendung von metallisierten Keramik

❃ Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen: Leistungselektronik, Mikrowellengeräte, HF-Verstärker

❃ Elektronische Komponenten und Geräte: Integrierte Schaltungen, Widerstände und Kondensatoren, Sensoren und Wandler

❃ Hermetische Verpackung und Versiegelung: Vakuumrohre, Elektronenrohre, optoelektronische Geräte, medizinische Implantate und Geräte.

Abschluss

Die tiefgreifendere Untersuchungen zum Metallisationsmechanismus der Keramik sowie die Erforschung und Entwicklung neuer Prozesse sind die Grundlage für die Verbesserung der Metall- und Keramikdichtungsfläche, die das Anwendungsfeld weiter erweitern und die zukünftige Forschungsrichtung sind.