زیرلایه اجزای سرامیکی متالایز: اصول فنی، مسیرهای فرآیند و تحلیل کاربرد

به عنوان یک ماده کلیدی در بسته بندی الکترونیکی مدرن، بسترهای سرامیکی متالایز شده با چسباندن محکم یک فیلم فلزی به سطح سرامیکی، ترکیبی ارگانیک از خواص دو ماده را به دست می آورند. ساختار آن ترکیبی از خواص عایق بودن و مقاومت در برابر دمای بالا سرامیک ها با رسانایی الکتریکی و حرارتی عالی فلزات است، و آن را به یک حامل اصلی برای کاربردهایی مانند-دستگاه های الکترونیکی با قدرت بالا، دستگاه های الکترونیک نوری پیشرفته و-الکترونیک خودرو با قابلیت اطمینان بالا تبدیل می کند. موارد زیر به طور سیستماتیک در مورد بسترهای سرامیکی متالایز از ابعاد مختلف مانند اصول فنی، فرآیندهای اصلی، ویژگی های عملکرد و کاربردهای صنعتی توضیح داده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

هسته زیرلایه‌های سرامیکی متالایز دستیابی به اتصالات{0} استحکام بالا و قابل اعتماد بین دو ماده ناهمگن، سرامیک و فلز است. اصل اساسی آن اتصال فیزیکی ساده نیست، بلکه بر پیوند شیمیایی و انتشار واکنش در سطح مشترک متکی است. از آنجایی که سرامیک ها انرژی سطحی کمی دارند و از نظر شیمیایی خنثی هستند، خیس شدن و پیوند آنها با فلزات معمولی دشوار است. بنابراین، کلید فرآیند دستیابی به پیوند متالورژیکی با وارد کردن عناصر فعال (مانند تیتانیوم، زیرکونیوم) یا ایجاد یک فاز مایع یوتکتیک (مانند مس{4}} یوتکتیک اکسیژن) است که باعث ایجاد یک واکنش شیمیایی در سطح مشترک برای ایجاد یک لایه انتقال می‌شود.

یک زیرلایه سرامیکی متالایز معمولی ساختار ساندویچی دارد: زیرلایه سرامیکی پشتیبانی و عایق مکانیکی را فراهم می کند، لایه انتقالی متالایزه شده در وسط پیوند را متوجه می شود و لایه فلزی ضخیم (معمولا مس) روی سطح عملکرد هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی و حامل جوش را بر عهده می گیرد. این طرح کامپوزیت سرامیکی-به{2}}فلز اساساً مشکل تنش حرارتی ناشی از عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی (CTE) بین مواد ناهمگن را حل می‌کند و در نتیجه قابلیت اطمینان بلندمدت دستگاه را در چرخه‌های دما بهبود می‌بخشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فرآیند متالیزاسیون کلید تعیین عملکرد و هزینه زیرلایه است. در حال حاضر، مسیرهای اصلی فناوری شامل پوشش مستقیم مس، فناوری لایه نازک و لحیم کاری فلز فعال است.

فرآیند پوشش مستقیم مس (DBC). این فرآیند در دمای بالا (حدود 1065 درجه) و در یک اتمسفر با فشار جزئی اکسیژن کم کنترل شده انجام می شود و باعث می شود که یک واکنش یوتکتیک روی سطح فویل مس و سرامیک (مانند اکسید آلومینیوم یا نیترید آلومینیوم) رخ دهد. هسته آن تشکیل لایه‌ای از فاز مایع یوتکتیک Cu/O است که می‌تواند سرامیک را خیس کرده و با آن یک لایه انتقال ترکیبی پایدار (مانند CuAlO2) تشکیل دهد. مزیت فرآیند DBC این است که لایه مس ضخیم است (تا 300 میکرومتر یا بیشتر) و دارای قابلیت‌های-حمل و اتلاف{6}} جریان قوی است. این برای سناریوهای{8}قدرت بالا مانند ماژول های IGBT برای وسایل نقلیه الکتریکی بسیار مناسب است.

 

لایه نازک و فرآیند آبکاری (DPC). این فرآیند ابتدا یک لایه دانه فلزی در مقیاس نانو (مانند Ti/Cu) روی سرامیک از طریق فناوری رسوب بخار فیزیکی (PVD) مانند کندوپاش مگنترون تشکیل می‌دهد و سپس لایه مس را از طریق آبکاری طرح‌دار ضخیم می‌کند. مزایای برجسته فرآیند DPC دقت الگوی بالای آن (عرض/فاصله خط تا 20 میکرومتر) و فرآیند دمای پایین آن است که از آسیب تنش حرارتی به مواد ناشی از دماهای بالا جلوگیری می کند. این به ویژه برای ساخت قطعات سرامیکی آلومینا متالیز شده دقیق مناسب است و به طور گسترده در دستگاه های فرکانس رادیویی و ماژول های ارتباط نوری که نیاز به تراکم سیم کشی بالایی دارند استفاده می شود.

 

فرآیند لحیم کاری فلزی فعال (AMB). فرآیند AMB از لحیم کاری حاوی عناصر فعال مانند تیتانیوم و زیرکونیوم استفاده می کند که در یک کوره خلاء تا بالاتر از نقطه ذوب لحیم کاری گرم می شود. عناصر فعال از نظر شیمیایی با سطح سرامیکی واکنش داده و لایه نازکی را تشکیل می‌دهند که توسط لحیم کاری مرطوب می‌شود و در نتیجه اتصالی با استحکام بالا بین سرامیک و فلز (معمولاً مس ضخیم) حاصل می‌شود. فرآیند AMB دارای استحکام اتصال بسیار بالایی است و به ویژه برای تولید قطعات فلزی سازی سرامیکی پیشرفته با دقت آلومینا با خلوص بالا و همچنین مناطقی با الزامات اطمینان بسیار دقیق، مانند اینورترهای درایو اصلی برای وسایل نقلیه با انرژی جدید، مناسب است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

قابلیت های عالی مدیریت حرارتی: بسترهای سرامیکی، به ویژه نیترید آلومینیوم (AlN)، رسانایی حرارتی عالی (تا 180 W/m·K) دارند و می توانند گرمای تولید شده توسط تراشه را به طور موثر دفع کنند. ضریب انبساط حرارتی آن با تراشه های نیمه هادی (مانند Si، SiC) مطابقت دارد و به طور قابل توجهی تنش چرخه حرارتی را کاهش می دهد و عمر اتصال لحیم کاری را افزایش می دهد.

خواص الکتریکی و مکانیکی عالی: خود سرامیک دارای استحکام دی الکتریک بالا و تلفات دی الکتریک کم است و لایه مسی که توسط سرامیک متالیزاسیون روی سطح تشکیل شده است یک مسیر رسانا با مقاومت{0} کم ایجاد می کند. این ترکیب تضمین می کند که دستگاه در فرکانس بالا و ولتاژ بالا به طور پایدار کار می کند. در عین حال، بستر سرامیک متالایز دارای استحکام مکانیکی بالا، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر خوردگی است و می تواند با محیط های سخت سازگار شود.

انعطاف‌پذیری طراحی و ساخت: فرآیندهای مختلف سرامیک متالیزه گزینه‌های طراحی متنوعی را ارائه می‌کنند. مهندسان می‌توانند راه‌حل بهینه سرامیک متالیزه آلومینا را بر اساس الزامات الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و هزینه‌ای خاص، از ظرفیت انتقال جریان-دی‌بی‌سی، سیم‌کشی با دقت بالای- DPC، تا قابلیت اطمینان فوق‌العاده-AMB انتخاب کنند. این پایه‌ای را برای طراحی و تولید سفارشی سرامیک‌های متالیزه دقیق ایجاد می‌کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تمرکز ما بر ارائه کیفیت-بالا استاجزای سرامیکی متالیز شده، خدمات ماشینکاری دقیق و متعهد به ایجاد-سرامیک آلومینای متالیزه با کارایی بالا برای قطعات الکتریکی برای مشتریان خود هستیم. چه سفارشی‌سازی زیرلایه استاندارد باشد و چه پردازش سرامیک متالایز دقیق پیچیده، ما می‌توانیم راه‌حل‌های حرفه‌ای از طراحی تا محصولات نهایی ارائه دهیم تا به محصولات شما کمک کنیم در زمینه‌های{2}}دقت بالا به پیشرفت‌هایی دست یابند.