{{{sourceTextContent.title}}}

Welche Technologie ermöglicht es Keramik und Metallen, eine "starke Kombination" zu erreichen?

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Welche Technologie ermöglicht es Keramik und Metallen, eine "starke Kombination" zu erreichen?

{{{sourceTextContent.description}}}

Keramiken werden oft als anorganische nichtmetallische Materialien bezeichnet. Es ist zu erkennen, dass Menschen Keramik direkt auf der gegenüberliegenden Seite von Metall positionieren. Schließlich liegen in der Leistung der beiden Welten auseinander. Aber die Vorteile der beiden sind zu ausgeprägt, so dass es in vielen Fällen notwendig ist, Keramik und Metall zu kombinieren, wobei jedes seine Stärken zeigt, und so wurde die Technologie der keramischen Metallisierung geboren.

Insbesondere mit dem Beginn der 5G-Ära nimmt die Leistung von Halbleiterchips weiter zu. Der Entwicklungstrend von Leichtigkeit und hoher Integration wird immer deutlicher, und auch die Bedeutung der Wärmeableitung rückt immer mehr in den Vordergrund. Dies stellt zweifellos höhere Anforderungen an die Wärmeableitungsmaterialien der Gehäuse. In der Gehäusestruktur leistungselektronischer Komponenten dient das Verpackungssubstrat als wichtiges Bindeglied für die Verbindung von Ober- und Unterteil und hält die internen und externen Schaltkreise in Verbindung und hat Funktionen wie Wärmeableitung und mechanische Unterstützung. Als aufstrebendes Verpackungsmaterial für die elektronische Wärmeableitung hat Keramik viele Vorteile: hohe Wärmeleitfähigkeit, Isolierung, Hitzebeständigkeit, Festigkeit und ein auf den Chip abgestimmter Wärmeausdehnungskoeffizient, so dass es ein ideales Wärmeableitungsmaterial für leistungselektronische Komponenten ist.

Keramiken, die in Schaltkreisen verwendet werden, müssen zunächst metallisiert werden. Auf die Oberfläche der Keramik sollte eine Schicht eines Metallfilms aufgetragen werden. Und um sie leitfähig zu machen, wird sie dann mit Metallleitungen oder anderen metallischen Leiterschichten verschweißt. Verbunden sein und eins werden.

Der wichtigste Schritt im Keramik-Metall-Dichtprozess ist die Metallisierung, und ihre Qualität beeinflusst die endgültige Dichtwirkung.

Schwierigkeiten beim Schweißen von Keramiken und Metallen:

1. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Keramik ist klein, während der lineare Ausdehnungskoeffizient von Metall relativ groß ist, was zu Rissen in den Fugen führt. Im Allgemeinen sollte die thermische Belastung der Metallzwischenschicht gut gehandhabt werden.

2. Die Keramik selbst hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine schwache Temperaturwechselbeständigkeit. Beim Schweißen ist es wichtig, die Temperatur zu minimieren und die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Schweißen zu kontrollieren.

3. Die meisten Keramiken haben eine schlechte Leitfähigkeit oder gar keine Leitfähigkeit. Es ist schwierig, Elektroschweißen anzuwenden.

4. Aufgrund der stabilen elektronischen Koordination der keramischen Materialien ist eine Verbindung zwischen Metall und Keramik unwahrscheinlich. Notwendigkeit, Keramik zu metallisieren oder mit Aktivlot zu löten.

5. Da keramische Materialien meist kovalente Kristalle sind, sind sie nicht leicht verformbar, und es kommt häufig zu Sprödbrüchen. Gegenwärtig wird die Zwischenschicht meist zur Senkung der Schweißtemperatur verwendet, und zum Schweißen wird das indirekte Diffusionsverfahren eingesetzt.

6. Der Strukturaufbau beim Schweißen von Keramik und Metall unterscheidet sich vom gewöhnlichen Schweißen. Normalerweise wird sie in Flachdichtungsstruktur, Hülsenstruktur, Stiftdichtungsstruktur und Doppeldichtungsstruktur unterteilt. Die Muffenstruktur hat die beste Wirkung, und die Produktionsanforderungen an diese Verbindungsstrukturen sind sehr hoch.

Der Mechanismus der keramischen Metallisierung

Der Mechanismus der Keramikmetallisierung ist relativ komplex und umfasst mehrere chemische und physikalische Reaktionen, den plastischen Fluss von Substanzen und die Umlagerung von Partikeln. Verschiedene Substanzen wie Oxide und Nichtmetalloxide in der metallisierten Schicht durchlaufen in verschiedenen Sinterstadien unterschiedliche chemische Reaktionen sowie Substanzdiffusion und -migration. Wenn die Temperatur steigt, reagiert jeder Stoff zu einer Zwischenverbindung, und wenn er einen gemeinsamen Schmelzpunkt erreicht, bildet er eine flüssige Phase. Die flüssige Glasphase hat eine bestimmte Viskosität und erzeugt gleichzeitig ein plastisches Fließen. Danach ordnen sich die Partikel unter der Wirkung der Kapillare neu an. Energiegetrieben werden Atome oder Moleküle diffundiert und wandern, Kristallkörner wachsen, Poren schrumpfen und verschwinden allmählich, und die Metallisierungsschicht verdichtet sich.

Der Prozess der keramischen Metallisierung

1. Vorbehandlung des Substrats

2. Vorbereitung des Metallisierungsschlamms

3. Beschichten und Trocknen.

4. Wärmebehandlung

Die spezifische Methode der Keramikmetallisierung

1. Mo-Mn-Verfahren

2. Aktivierungs-Mo-Mn-Methode

3. Aktives Hartlöten von Metall

4. Direkt gebondetes Kupfer (DBC)

5. Magnetron-Zerstäubung

Einflussfaktoren der keramischen Metallisierung

1. Metallisierungsformel

2. Metallisierungstemperatur und Haltezeit

3. Mikrostruktur der Metallisierungsschicht

4. Andere Faktoren