Dalam bidang elektronik kuasa, peranti vakum, pembungkusan semikonduktor dan peralatan tenaga baharu, teknologi ikatan seramik-ke-logam ialah komponen teras untuk mencapai pembungkusan hermetik yang sangat boleh dipercayai dan pengurusan haba yang cekap. Memandangkan seramik sendiri tidak boleh dipateri, filem logam yang kuat, konduktif, dan boleh dipateri mesti dibentuk pada permukaannya melalui pemetaan seramik. Apabila peranti berkembang ke arah ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, frekuensi yang lebih tinggi dan saiz yang lebih kecil, permintaan yang lebih tinggi diletakkan pada kekuatan ikatan antara muka, kestabilan terma dan keseragaman mikroskopik seramik berlogam, memacu evolusi berterusan proses pemetalan daripada pensinteran-suhu tinggi tradisional kepada suhu-rendah, mesra alam dan kepersisan-fizikal yang tinggi.
Perbandingan Teknikal Kaedah Metalisasi Aliran Perdana
Pada masa ini, kaedah pemetaan seramik yang digunakan secara meluas dalam industri termasuk penyaduran tanpa elektro, penyaduran elektrik, penyaduran perak/nikel, pensinteran Mo-Mn dan teknologi salutan vakum, masing-masing mempunyai kelebihan dan keburukan tersendiri:
Penyaduran Ni{0}}P Tanpa Elektro tidak memerlukan sumber kuasa luaran dan boleh membentuk salutan seragam pada permukaan geometri yang kompleks. Walau bagaimanapun, lapisan filem dan substrat seramik terutamanya terjerap secara fizikal, mengakibatkan lekatan yang lemah (biasanya<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.
Walaupun penyaduran elektro Ni boleh mencapai salutan tekanan-rendah, ia amat sensitif terhadap kebersihan proses prarawatan, dengan mudah membawa kepada kecacatan seperti melepuh dan berlubang. Selain itu, disebabkan oleh pengaruh pengagihan medan elektrik, lubang dalam atau kawasan alur dalam komponen seramik aluminium berlogam ketepatan sering mempamerkan penyaduran yang tidak sekata, mengakibatkan prestasi penyaduran seragam yang lemah.
Kaedah Ag(Ni), yang melibatkan salutan buburan diikuti dengan-penurunan suhu tinggi untuk membentuk lapisan logam, adalah mudah dan menawarkan kekonduksian yang baik. Walau bagaimanapun, lapisan Ag terdedah kepada penghijrahan ion di bawah suhu tinggi, kelembapan tinggi, dan medan elektrik DC, yang membawa kepada kegagalan penebat. Walaupun lapisan Ni mempunyai mobiliti yang rendah, filem ini biasanya nipis, tidak berterusan, dan tidak mempunyai ketahanan yang mencukupi terhadap kakisan.
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). Walau bagaimanapun, ia memerlukan pensinteran-suhu tinggi pada 1300–1500 darjah , menghasilkan penggunaan tenaga yang tinggi. Tambahan pula, zarah kasar serbuk Mo-Mn membawa kepada filem yang kasar dan tidak sekata, menjadikannya tidak sesuai untuk pemesinan-kepersisan tinggi bahagian seramik aluminium.
Faktor Utama Yang Mempengaruhi Kualiti Metalisasi
1. Keserasian Bahan Filem: Sistem pelogalan yang ideal mesti mengimbangi lekatan, kekonduksian dan kebolehkimpalan. Struktur komposit Ni-Cu/Ag, kerana CTE kecerunan, keserasian kimia dan keupayaan untuk menyekat penyebaran Ag, telah menjadi penyelesaian standard untuk peranti-berkekerapan tinggi,-tinggi.
2. Pengoptimuman Ketebalan Filem: Terlalu nipis (<0.5 μm) films cannot form a continuous film, resulting in insufficient adhesion; too thick (>3 μm) filem meningkatkan tekanan dalaman dan mengurangkan keplastikan. Eksperimen menunjukkan bahawa lapisan peralihan Ni-Cu mencapai lekatan antara muka puncaknya pada 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, menyediakan substrat yang bersih dan aktif untuk sputtering.
Senario Aplikasi dan Aliran Masa Depan
Modul Elektronik Kuasa: Substrat IGBT menggunakan Bahagian Penggertakan Seramik Termaju (HAMP) Ketulenan Tinggi Ketulenan Alumina Precision untuk mencapai sambungan rintangan haba yang rendah melalui pemekatan sputtering.
Peranti Elektronik Vakum: Memetakan Bahagian Seramik dalam Tiub Gelombang Kembara (TWT) dan Magnetron memerlukan hermetik yang tinggi; filem yang padat, tidak-berliang terpercik adalah lebih baik daripada lapisan tersinter berliang.
Peranti RF 5G: Kesan kulit yang ketara pada frekuensi tinggi memerlukan rintangan permukaan elektrod yang sangat rendah, menjadikan lapisan atas Ag sangat diperlukan.
Pada masa hadapan, industri akan menumpukan pada tiga arah utama: pertama, membangunkan sasaran komposit kecerunan baru (seperti W-Ni-Fe) untuk memadankan lagi CTE; kedua, menggabungkan pemendapan lapisan atom (ALD) untuk mencapai sub-kawalan antara muka nanometer; dan ketiga, mempromosikan peralatan roll-ke-roll (R2R) sputtering untuk mengurangkan kos pembuatan Alumina Metallized Ceramics.
Kesimpulan
Daripada pensinteran suhu-Mn tinggi-ke kepada percikan komposit Ni-Cu/Ag, setiap lonjakan ke hadapan dalam-Teknologi Komponen Seramik Berlogam Kekuatan Tinggi berpunca daripada mengejar sempadan prestasi yang lebih tinggi. Dengan percambahan pantas peranti semikonduktor-jalur lebar seperti silikon karbida dan galium nitrida, seramik berlogam ketepatan bukan lagi sekadar media sambungan, tetapi teknologi pemboleh utama yang menentukan kebolehpercayaan mekanikal-elektrik-terma keseluruhan sistem. Hanya dengan mengoptimumkan sistem bahan dan tingkap proses secara berterusan, keselamatan dan jangka hayat peranti teras boleh dilindungi di bawah keadaan operasi yang melampau.
Hubungi Kami
Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang prinsip reka bentuk filem, mod kegagalan biasa, atau tetingkap parameter proses sputteringSeramik Berlogam untuk Komponen Elektrik, sila hubungi kami. Kami akan memberikan anda maklumat teknikal profesional dan nasihat sokongan kejuruteraan.
