Dalam bidang-pembungkusan elektronik kebolehpercayaan tinggi dan-sambungan struktur suhu tinggi, ikatan yang stabil antara seramik dan logam sentiasa menjadi cabaran teknikal utama. Seramik berstruktur, yang diwakili oleh alumina, mempunyai kekerasan yang tinggi, penebat yang tinggi, dan rintangan haba yang sangat baik, tetapi kerapuhan dan lengai permukaannya menjadikan kimpalan terus kepada logam sukar. Untuk mencapai sambungan seramik-ke-logam yang boleh dipercayai, proses metalisasi telah menjadi komponen teras, dengan kaedah Mo-Mn dan kaedah Mo-Mn yang dipertingkatkan memainkan peranan penting dalam aplikasi kejuruteraan.
Mekanisme dan Ciri Antara Muka Mo-Mn Tradisional
Kaedah Mo-Mn tradisional melibatkan salutan substrat Al2O3 dengan buburan yang mengandungi serbuk logam molibdenum dan mangan, diikuti dengan pensinteran-suhu tinggi untuk membentuk lapisan logam. Kajian telah menunjukkan bahawa apabila-ketulenan tinggi Mo dan Mn dicampur dalam nisbah 80:20 untuk rawatan seramik pelogalan, lapisan logam yang terhasil mempamerkan ikatan antara muka yang sangat baik dengan substrat alumina.
Data ujian nanoindentation menunjukkan bahawa kekerasan nano substrat Al2O3, lapisan antara muka, dan salutan logam adalah masing-masing kira-kira 14 GPa, 5.5 GPa, dan 1.5 GPa. Kekerasan menurun secara progresif dari substrat seramik ke lapisan logam, membentuk struktur kecerunan berterusan. Antara muka kecerunan ini secara berkesan mengurangkan tegasan haba yang disebabkan oleh ketidakpadanan pengembangan terma, menyumbang kepada rintangan kejutan haba yang dipertingkatkan pada sambungan dan membolehkan komponen seramik berlogam beroperasi dalam-jangka panjang dalam persekitaran-suhu yang lebih tinggi.
Semasa pensinteran, zarah Mo mula-mula membentuk struktur rangka kerja yang berterusan, manakala Mn mengambil bahagian dalam tindak balas antara muka dan menggalakkan ikatan dengan fasa kaca seramik. Pada suhu tinggi, sejumlah kecil fasa berkaca berhijrah dari bahagian dalam seramik ke arah lapisan metalisasi, mengisi liang dan meningkatkan kekuatan ikatan antara muka. Proses resapan dan penghijrahan ini merupakan asas penting untuk pembentukan ikatan yang stabil dalam teknologi pemetaan seramik tradisional.
Walau bagaimanapun, kaedah Mo-Mn tradisional mempunyai kelemahan yang ketara. Pertama, ia memerlukan suhu pensinteran yang tinggi dan menggunakan sejumlah besar tenaga. Kedua, kekurangan pengaktif dalam sistem serbuk logam mengakibatkan kebolehbasahan antara muka yang terhad, menyekat potensi untuk meningkatkan kekuatan pengedap. Oleh itu, proses yang dipertingkatkan telah dibangunkan secara beransur-ansur untuk-aplikasi tinggi.
Laluan Penambahbaikan Teknikal Kaedah Mo-Mn Diaktifkan
Kaedah Mo-Mn yang diaktifkan ialah pengoptimuman proses tradisional, dengan objektif teras untuk menurunkan suhu pengetatan dan meningkatkan kereaktifan antara muka. Penambahbaikan terutamanya terbahagi kepada dua kategori: pertama, menambah pengaktif kepada perumusan; kedua, menggantikan beberapa serbuk logam dengan molibdenum atau mangan oksida atau garam.
Di bawah keadaan pengetatan, zarah Mo siter untuk membentuk struktur rangka kerja-seperti span. Mn logam dioksidakan kepada MnO, yang kemudiannya mengalami tindak balas resapan dengan tambahan Al2O3, SiO2, CaO, dan komponen lain, menghasilkan leburan dengan takat lebur rendah dan kelikatan rendah. Leburan ini mempamerkan kebolehbasahan yang baik untuk Mo dan boleh bercampur dengan sejumlah kecil fasa berkaca yang terdapat dalam 95 wt.% Al2O3 seramik.
Pembentukan lelehan kelikatan-rendah ini dengan ketara menggalakkan penghijrahan fasa berkaca dari bahagian dalam seramik ke liang lapisan pemetalan, mempertingkatkan saling mengunci mekanikal dan ikatan kimia pada antara muka. Berbanding kaedah tradisional, proses Mo-Mn yang diaktifkan membentuk struktur seramik berlogam yang lebih padat pada antara muka, meningkatkan kebolehpercayaan ikatan keseluruhan.
Kelebihan Prestasi dan Kepentingan Aplikasi
Walaupun kaedah Mo-Mn yang diaktifkan adalah kompleks dan agak mahal, ia menawarkan ikatan antara muka yang kuat dan kebolehbasahan yang sangat baik, meningkatkan kekuatan pengedap dan kestabilan kitaran haba dengan ketara. Oleh itu, ia mempunyai aplikasi yang meluas dalam pembuatan bahagian pengetatan seramik termaju-ketulenan tinggi aluminium.
Dalam-pembungkusan elektronik berkuasa tinggi, peranti vakum, tempat penderia dan-komponen struktur suhu tinggi, struktur seramik berlogam selalunya menahan kejutan haba dan beban mekanikal. Pembentukan antara muka kecerunan dan fasa rapuh-rendah membantu meningkatkan rintangan retak dan kestabilan perkhidmatan-jangka panjang.
Tambahan pula, dengan mengoptimumkan nisbah penggubalan dan proses pensinteran, keliangan antara muka dan ketebalan lapisan logam boleh dikawal lagi, mencapai prestasi berulang dan pengeluaran besar-besaran komponen seramik berlogam yang stabil.
Trend Pembangunan Teknologi
Pembangunan masa depan teknologi pemetaan seramik akan tertumpu terutamanya pada tiga aspek: pertama, mengurangkan lagi suhu pelogatan untuk mengurangkan penggunaan tenaga dan mengurangkan tekanan terma matriks; kedua, meningkatkan keseragaman antara muka melalui serbuk skala nano dan kawalan formulasi yang tepat; dan ketiga, menggabungkan kaedah pencirian lanjutan untuk menjalankan-penyelidikan mendalam tentang kinetik tindak balas antara muka dan mekanisme penghijrahan kaca.
Dalam bidang-pembungkusan elektronik kelas atas dan komponen struktur ketepatan, keperluan untuk hermetik dan kekuatan mekanikal seramik berlogam sentiasa meningkat. Dengan menambah baik sistem pengaktif dan proses pensinteran, diharapkan kekuatan ikatan yang tinggi dapat dikekalkan di samping mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan pengeluaran.
hubungi kami
Untuk maklumat lanjut mengenailogam seramikproses dan aplikasi, sila hubungi kami untuk membincangkan butiran teknikal dan arah pembangunan masa hadapan.
