"Jauno četru modernizāciju" tendences vadīts, elektronisko sistēmu funkcionālais blīvums jaunos enerģijas transportlīdzekļos pastāvīgi palielinās, tādējādi attiecīgi palielinot pusvadītāju mikroshēmu enerģijas patēriņu. Viegls svars un augsta integrācija kļūst par galvenajām industriālās attīstības tēmām, savukārt siltuma izkliedēšana pakāpeniski kļūst par vienu no galvenajiem šķēršļiem, kas ietekmē elektronisko ierīču stabilitāti un kalpošanas laiku.
Uz šī fona keramikas materiāli ar savu augsto siltumvadītspēju, izolāciju un augsto uzticamību pakāpeniski izvirzās priekšplānā un dziļi integrējas ar keramikas metalizācijas tehnoloģiju, kļūstot par svarīgu pamatmateriālu jaunu enerģijas transportlīdzekļu siltuma pārvaldības risinājumos.
Keramikas materiāli: galvenais nesējs siltuma izkliedēšanai spēka elektronikā
Keramika ir kļuvusi par svarīgu barošanas ierīču iepakojuma materiālu, jo tajā ir apvienota augsta siltumvadītspēja, zemi dielektriskie zudumi, laba izolācija, augsta karstumizturība un termiskās izplešanās koeficients, kas cieši atbilst mikroshēmai. Šīs īpašības padara metalizēto keramiku, metalizēto alumīnija oksīdu un metalizēto alumīnija oksīda keramiku par svarīgu strukturālo materiālu pašreizējām lieljaudas elektroniskajām ierīcēm.
Tostarp alumīnija oksīda keramikas komponenti, piemēram, AlN un Al₂O3, to stabilo fizikālo īpašību dēļ tiek plaši izmantoti jaunu enerģijas transportlīdzekļu barošanas moduļos, LED iepakojumos, relejos un jaudas moduļos. Nepārtraukti uzlabojot saskarnes veiktspēju starp keramikas un metāla slāņiem, metalizētās keramikas iespiešanās ātrums elektrisko transportlīdzekļu siltuma izkliedē turpina palielināties.
Metalizācijas tehnoloģija veicina izrāvienu keramikas lietojumos
Lai gan keramikai ir lieliskas izolācijas un siltuma īpašības, tā nav vadoša. Lai panāktu ķēdes funkcionalitāti, ir nepieciešama keramikas metalizācija. Metalizācijas slānim ir jābūt ne tikai ar labu vadītspēju, bet arī stingri savienotam ar keramiku, izturot sarežģītus apstākļus, piemēram, temperatūras cikliskuma izmaiņas, mehānisko spriegumu un ilgstošu lādiņu noturību.
Galvenais iemesls, kāpēc keramiku un metālus ir grūti tieši savienot, ir ievērojamās atšķirības to ķīmiskajās īpašībās, termiskās izplešanās koeficientos un mitrināmībā. Tāpēc keramikas-uz-metāla pārveidošanas procesā parasti ir jāizveido stabila saskarnes struktūra, izmantojot metalurģiskas reakcijas, saskarnes modulāciju vai plānu kārtiņu metalizāciju.
Pašlaik keramikas metalizāciju galvenokārt iedala divās galvenajās kategorijās:
1. Cietvielu -savienojuma metalizācijas tehnoloģijas
Tie ir tiešā vara savienošana (DBC), tiešā alumīnija savienošana un biezās{0}}plēves metodes. Šīs metodes mēģina panākt tiešu cietvielu saiti starp keramiku un metāliem, taču metālu veidi, kas var tieši reaģēt ar keramiku, ir ierobežoti, un parasti tām ir nepieciešami skarbi apstākļi, piemēram, augsta temperatūra un vakuums. Faktiskajā ražošanā, lai panāktu stabilu savienojumu, bieži ir nepieciešami papildu saskarnes kondicionēšanas materiāli.
2. Plāni-plēves metalizācijas pārejas slāņi
Izmantojot izsmidzināšanu, iztvaicēšanu un bezelektronisko pārklājumu, uz keramikas virsmas tiek veidotas metalizētas plānas kārtiņas, lai uzlabotu mitrināmību un saskarnes struktūru, sagatavojot turpmākai metāla slāņa nogulsnēšanai un metināšanai. Šāda veida metode tiek plaši izmantota metalizētās keramikas komponentos, metalizētā alumīnija oksīda keramikā un keramikas iepakojumos, un tā ir īpaši piemērota augstas{1}}uzticamības un precizitātes elektroniskajiem moduļiem.
Tipisku keramikas metalizācijas tehnoloģiju analīze
1. Biezās-plēves metalizācija (TPC)
Biezās-plēves tehnoloģija izmanto vadošas pastas sietspiedi un augstas-temperatūras saķepināšanu, lai izveidotu plēvi. Process ir vienkāršs un piemērojams dažādiem metalizētiem keramikas materiāliem. Tomēr stieples ceļu ierobežo stiepļu sieta precizitāte, tāpēc tas ir piemērots lielām-izmēra ierīcēm ar vidējas jaudas prasībām, taču tas ir mazāk pielāgojams augstas-precizitātes keramikas iepakojumam vai smalkas alumīnija oksīda keramikas apstrādei.
2. Plānās kārtiņas metalizācija (TFC)
Izmantojot tvaiku pārklāšanas paņēmienus, piemēram, vakuuma izsmidzināšanu un iztvaikošanu, uz keramikas virsmas veidojas augsta{0}}blīvuma metāla plēve. Tas lepojas ar spēcīgu adhēziju, labu pārklājumu, un to var izmantot dažādu metāla materiālu plēvju uzklāšanai. Plānās kārtiņas metalizācija ir īpaši piemērota augsta-blīvuma integrālajām shēmām, precīzām svina konstrukcijām un augstas-uzticamības metalizētai keramikai, taču tās izmaksas ir augstas, tādēļ ir nepieciešami turpmāki smalki procesi, piemēram, fotolitogrāfija un kodināšana.
3. Tiešā vara laminēšana (DBC)
DBC ietver vara folijas reaģēšanu ar keramiku augstā temperatūrā, lai izveidotu spēcīgu saiti, radot metāla slāni ar augstu siltumvadītspēju un spēcīgu saķeri. Tās priekšrocības ietver labu siltumvadītspēju, spēcīgu izolāciju un izcilas mehāniskās īpašības, padarot to plaši izmantotu jaudas moduļos un elektrisko transportlīdzekļu piedziņas sistēmās. Tomēr salīdzinoši biezā vara folija ierobežo turpmākās ķīmiskās kodināšanas precizitāti, ierobežojot īpaši smalku ķēžu izgatavošanu.
4. Aktīvā metāla cietlodēšana (AMB)
AMB panāk augstas{0}}stiprības saiti starp metāla slāni un keramiku, reaģējot lodēšanai, kas satur aktīvos elementus ar keramiku, veidojot mitrināmu saskarni. Šī tehnoloģija efektīvi iztur augstas-temperatūras spriegumu un ir viena no galvenajām metalizācijas metodēm vidējas un -augstas{5} jaudas moduļiem, īpaši piemērota keramikai ar augstu siltumvadītspēju, piemēram, metalizētām AlN konstrukcijām.
5. Līdz{1}}šaišana (HTCC/LTCC)
HTCC un LTCC veido integrētu struktūru,-apdedzinot vairākus keramikas slāņus ar iekšējo vadu, padarot tās par svarīgām tehnoloģijām daudzslāņu keramikas iepakojumam. HTCC lietojumu skaits ir samazināts tā augstās temperatūras dēļ, savukārt LTCC tiek plaši izmantots augstas-frekvences, ātrgaitas-sakaru un automobiļu elektroniskajos moduļos, jo tam ir mazi dielektriskie zudumi un spēja izveidot daudzslāņu vadus.
6. Ķīmiskā pārklājuma metalizācija
Ķīmiskā pārklāšana uzklāj metāla slāni ķīmiskās reducēšanas procesā, neizmantojot strāvu, padarot to efektīvu -formas metalizēta alumīnija un neregulāras alumīnija keramikas apstrādes konstrukcijās. Tā savienojuma stiprums ir atkarīgs no virsmas raupjuma, tāpēc tas ir piemērots lokālai metalizācijai vai augsta blīvuma iepakojuma prasībām.
7. Lāzermetalizācija
Lāzera apkure izraisa AlN virsmas termisko sadalīšanos, tieši veidojot vadošu metāla slāni. Šo metodi raksturo vienkāršs process, zemas izmaksas un augsta efektivitāte, kas padara to piemērotu dažu jaudas ierīču ātrai metalizācijas ražošanai.
Keramikas metalizācijas tehnoloģijas pielietojums jaunas enerģijas transportlīdzekļos
1. Augsta sprieguma{1}}līdzstrāvas releji
Vakuuma releji, kuros izmantota metalizēta keramika, nodrošina loka brīvu pārslēgšanos zem augsta sprieguma, izmantojot keramikas izolācijas konstrukciju, ievērojami uzlabojot uzticamību un drošību. Tiem ir izšķiroša nozīme, lai novērstu elektrisko loku izraisītu termisku bēgšanu. Keramikas korpusa konstrukcija ir neaizstājama izolācijas uzturēšanā, elektrisko loku kontrolē un elektriskās strāvas trieciena izturēšanā.
2. IGBT un SiC MOSFET barošanas moduļi
Keramikas vara{0}}pārklātas pamatnes (DBC/AMB) tiek uzskatītas par galveno jauno enerģijas transportlīdzekļu piedziņas invertoru pamatmateriālu to augstās izolācijas, augstās siltuma izkliedes, spēcīgo mehānisko īpašību un izcilās termiskās izplešanās atbilstības dēļ. AMB jo īpaši izceļas ar metāla slāņa un keramikas saskarnes saķeres izturību un uzticamību, un tā ir kļuvusi par galveno pieeju daudziem augstas veiktspējas jaudas moduļiem.
3. LED iepakojums un automobiļu apgaismojums
Lielākā daļa LED mikroshēmās esošās enerģijas tiek pārvērsta siltumā, veidojot augstas siltumvadītspējas keramikas substrātu, piemēram, AlN, ideālus siltuma izkliedes materiālus augsta -spilgtuma un ultravioletās gaismas diodēm. Nepārtraukti palielinoties automobiļu apgaismojuma sistēmu jaudai, metalizētā keramika strauji iekļūst lielas -jaudas LED moduļos.
Nākotnes izaicinājumi: keramikas metalizācijai ar augstu siltumvadītspēju joprojām ir tāls ceļš ejams
Lai gan pastāv dažādas metalizācijas metodes, joprojām pastāv atšķirības starp dažādiem procesiem izmaksu, saistīšanas stiprības, ražošanas stabilitātes un liela mēroga{0}}ražošanas iespēju ziņā. Kā izveidot spēcīgu un izturīgu metāla slāni uz keramikas ar augstu siltumvadītspēju un nodrošināt ilgtermiņa uzticamību augstas un zemas temperatūras cikliskuma laikā, ir galvenais virziens nākotnes padziļinātai keramikas metalizācijas tehnoloģijas izpētei.
Liels jaudas blīvums, autonomas braukšanas skaitļošanas platformas un nepārtraukti jauninājumi elektriskās piedziņas sistēmāmmetalizēta keramika, metalizēta alumīnija oksīda keramika, keramikas iepakojums un precīza alumīnija oksīda keramikas apstrāde plašākā lietojumu klāstā.
sazinieties ar mums
