Производство на алуминиеви метализирани керамични субстрати: от оптимизация на процеса до пробив в производителността

На фона на бързото развитие на силовата електроника, 5G комуникациите и новите енергийни превозни средства, електронните устройства непрекъснато се развиват към по-високи честоти, по-висока плътност на мощността и по-висока надеждност. Като основен носещ материал, субстратът не само се нуждае от отлични електрически изолационни свойства, но също така трябва да вземе предвид възможностите за термично управление и механична стабилност. В този контекст метализираната керамика с алуминиев оксид постепенно се превърна във важен технологичен път в областта на опаковките от висок клас, постигайки синергична оптимизация на производителността и структурата чрез ефективната комбинация от керамика и метали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самата алуминиева керамика притежава висока диелектрична якост и добра топлопроводимост, но директното свързване между тях и металните материали създава проблеми като лоша омокряемост на повърхността и несъответстващи коефициенти на топлинно разширение. Поради това метализирането на алуминиевата керамика се превърна в ключова стъпка за постигане на надеждна електрическа взаимосвързаност. Чрез изграждането на стабилен метален преходен слой общата якост на връзката и проводимостта на структурата могат да бъдат ефективно подобрени.

 

От гледна точка на процеса, настоящият масов метод се фокусира върху техники за леене на лента и високо{0}}температурно-изпичане. Чрез прецизен контрол на праховата система и метализиращата суспензия се постигат композитни структури с висока плътност и висока якост на свързване. В този процес показателите за ефективност на метализираната керамика за електрически компоненти обикновено включват ниски диелектрични загуби, високо съпротивление на изолация и отлична якост на междуфазно свързване. Тези параметри пряко определят надеждността и продължителността на живота на крайното устройство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По отношение на системата от суровини, прахът от алуминиев оксид с висока-чистота (обикновено По-голям или равен на 96%), комбиниран с помощни средства за синтероване, може значително да подобри процеса на уплътняване и да намали дефектите при синтероване. Едновременно с това изборът на метализирана суспензия трябва да бъде оптимизиран според сценария на приложение. Например сребърните системи са подходящи за високо-честотно предаване на сигнал, докато медните системи са по-подходящи за сценарии с висока-мощна проводимост. Този диференциран дизайн на материални системи е ключов фактор за постигане на стратификация на производителността в метализираната керамика с алуминиев оксид за електронни приложения.

 

Отливането, като етап на подготовка на сърцевината, зависи от равномерността на дисперсията на суспензията и прецизността на контрола на дебелината. Чрез оптимизиране на съотношението на свързващото вещество, системата на разтворителя и параметрите на смилане на топка, може да се получи структура на зелена керамична лента с ниска грапавост на повърхността и еднаква дебелина. Този тип структура осигурява основата за последващи процеси на многослойно подреждане и също така е важна предпоставка за постигане на прецизна метализирана керамика.

 

В процеса на конструиране на шарка за метализиране ситопечатът остава основното решение. Екраните с висока-прецизност и стабилните параметри на печат позволяват разделителна способност на линията-ниво на микрони. Впоследствие процесите на многослойно ламиниране и горещо пресоване образуват плътна композитна заготовка. Този процес поставя изключително високи изисквания към точността на подравняване и междуслойното свързване, което пряко влияе върху надеждността на алуминиева метализирана керамика за свързване.

 

Етапът на-съвместно-изпичане при висока температура е критична контролна точка в целия процес на производство. Чрез правилното задаване на кривата на освобождаване и температурата на синтероване проблеми като мехурчета, разслояване и вътрешно остатъчно напрежение могат да бъдат ефективно избегнати. Особено в медни системи, синтероването трябва да бъде завършено в редуцираща атмосфера, за да се предотврати окисляването на метала, като по този начин се гарантира структурната цялост и стабилността на проводимостта на високо-здравите метализирани керамични компоненти.

 

Пост{0}}обработката е също толкова важна. Прецизното шлайфане и лазерната обработка позволяват високо-контрол на формата. Едновременно с това никел-златното покритие допълнително подобрява способността за запояване и устойчивостта на корозия, което прави продукта подходящ за по-сурови индустриални среди. Този тип процес се използва широко в-приложения за опаковане от висок клас, като метализиран керамичен корпус за силови полупроводници. В действителното производство недостатъчната междинна адхезия, изкривяването на субстрата и дефектите на мехурчетата са основните технически предизвикателства. Тези проблеми могат да бъдат значително подобрени чрез увеличаване на чистотата на суровината, оптимизиране на съответствието на размера на частиците и въвеждане на технологии за сегментирано отстраняване на свързващото вещество и контрол на температурното поле. Освен това, усъвършенстваната технология за прахово покритие също помага за подобряване на ефективността на междуфазната реакция, като по този начин оптимизира цялостната стабилност на метализацията на алуминиев оксид.

 

От гледна точка на индустриализацията тази технология има значителна приложна стойност в нови енергийни превозни средства, захранващи модули и високо{0}}комуникационно оборудване. Например, в -електрически задвижващи системи с високо напрежение, керамичните субстрати трябва да издържат както на високо напрежение, така и на високи температури, докато в радиочестотното поле се поставят по-високи изисквания към диелектричните загуби и целостта на сигнала. Поради това метализираната керамика за електричество постепенно заменя традиционните субстратни материали и се превръща в една от ключовите поддържащи технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В бъдеще метализираните керамични субстрати от алуминиев оксид ще се развият към ултра-тънкост, много-интеграция на слоеве и много-функционална интеграция.

 

Едновременно с това въвеждането на метални пасти в наномащаб, цифрова симулация на процеси и екологично чисти водни -системи допълнително ще насърчат подобренията в производствената прецизност и устойчивост. Тези тенденции на развитие ще продължат да задълбочават приложението на метализираните керамични изолационни тръби и метализираните керамични части в електрониката от висок{2}}клас.

 

Освен това, ултразвуковото пръскане постепенно се превръща във важен спомагателен процес в съвременните технологии за опаковане. В сравнение с традиционното центрофугиране и покритие с потапяне, то може да постигне по-равномерно отлагане на тънък филм и високо покритие на сложни повърхностни структури, което го прави особено подходящо за покриване на микроструктурни устройства. Въвеждането на тази технология осигурява по-голяма гъвкавост на процеса и гаранция за прецизност за прецизната обработка на керамични части от алуминиев оксид.
 

 

 

В областта на прецизните електронни опаковки и електрическите връзки ние се фокусираме върху изследването, разработването и производството на керамични и метални композитни структури с висока-производителност, като непрекъснато оптимизирамеметализация на алуминийпроцеси и възможности за прецизна обработка.

 

Въз основа на изискванията за висока надеждност и висока последователност, ние създадохме продуктова система, обхващаща различни структурни форми и сценарии на приложение, предоставяйки стабилни материални решения за захранващи устройства, комуникационно оборудване и нови енергийни системи. Чрез непрекъснато подобряване на възможностите за контрол на процесите и нивата на съвпадение на материалите, ние се ангажираме да предоставяме на клиентите по-конкурентни керамични метализирани компоненти от висок клас.