در تولید لوازم الکترونیکی مدرن و تجهیزات پیشرفته-، ترکیب سرامیک و فلزات به یک فناوری کلیدی تبدیل شده است. بهطور سنتی، سرامیکها، بهعنوان مواد غیرآلی غیرآلی-، دارای عایق بالا، مقاومت حرارتی بالا، و پایداری شیمیایی عالی هستند، در حالی که فلزات از نظر رسانایی، شکلپذیری و استحکام مکانیکی برتر هستند. این دو نوع مواد تفاوتهای قابل توجهی در عملکرد نشان میدهند، اما دقیقاً همین تفاوت است که کاربردهای کامپوزیت مکمل را ممکن میسازد و باعث ایجاد فناوری مهم متالیزاسیون سرامیکی میشود. این فرآیند سطح سرامیکها را قادر میسازد تا رسانا شوند و به آنها توانایی اتصال با فلزات را میدهند، بنابراین امکان کاربرد گسترده در بستهبندی الکترونیکی، دستگاههای قدرت و اجزای ساختاری{5}}با قابلیت اطمینان بالا را فراهم میکند.
با توسعه مداوم فن آوری الکترونیکی، به ویژه در ارتباطات 5G، نیمه هادی های{1} با قدرت بالا و زمینه های انرژی جدید، الزامات عملکرد برای مواد بسته بندی به طور مداوم در حال افزایش است. دستگاههای با فرکانس بالا-قدرت-در حین کار، مقدار زیادی گرما تولید میکنند و استانداردهای بالاتری را در مورد هدایت حرارتی، تطابق انبساط حرارتی، و پایداری ساختاری مواد اجزای سرامیکی آلومینای متالیز شده دقیق قرار میدهند. مواد سرامیکی، به ویژه مواد مبتنی بر آلومینا، به دلیل هدایت حرارتی عالی، عایق الکتریکی و ضریب انبساط حرارتی نزدیک به مواد نیمه هادی، بسترهای بسته بندی ایده آلی هستند. پس از پردازش توسط سرامیک متالایز، سرامیک ها نه تنها دارای عملکردهای عایق و اتلاف گرما هستند، بلکه اتصالات الکتریکی قابل اعتماد را نیز فعال می کنند و به پل کلیدی برای اتصال تراشه های داخلی و مدارهای خارجی تبدیل می شوند.
در کاربردهای عملی، اجزای سرامیکی متالایز معمولاً نیاز به تشکیل یک لایه فلزی روی سطح سرامیکی دارند که به طور محکم به بستر چسبیده است. این لایه فلزی نه تنها باید رسانایی الکتریکی خوبی داشته باشد، بلکه باید در طول فرآیندهای جوشکاری بعدی پایدار بماند و از لایه برداری یا شکست جلوگیری کند. بنابراین، هسته سرامیک های متالایز شده در استحکام پیوند سطحی و چگالی لایه فلزی نهفته است. فرآیندهای متداول شامل روش مولیبدن{3}}منگنز و روش فلز فعال است که از پخت{4}در دمای بالا استفاده میکند تا به پودر فلز اجازه انتشار و پیوند با ماتریس سرامیکی داده و در نتیجه یک لایه انتقالی پایدار تشکیل شود.
با این حال، پیوند سرامیک به فلز- یک فرآیند ساده روی هم چیدن مواد نیست. اساساً یک فرآیند پیچیده شامل علم مواد، ترمودینامیک و مهندسی رابط است. اولاً، تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی بین سرامیک ها و فلزات یکی از دلایل اصلی ترک های سطحی است. در طول گرمایش و سرمایش، انقباض و انبساط دو ماده ناهمزمان است و تنش حرارتی قابل توجهی را در سطح مشترک ایجاد می کند. بنابراین، هنگام طراحی فرآیندهای سرامیکی متالایز، معمولاً لازم است یک لایه انتقال میانی معرفی شود یا یک ماده فلزی با ضریب تطبیق نزدیکتر برای کاهش مشکلات تمرکز تنش انتخاب شود.
دوم، مواد سرامیکی خود رسانایی الکتریکی بسیار پایینی دارند و اتصال مستقیم با استفاده از روشهای جوشکاری سنتی را غیرممکن میکنند. بنابراین، قبل از اینکه بتوان به جوشکاری یا لحیم کاری بعدی دست یافت، ابتدا باید یک لایه رسانا از طریق متالیزاسیون روی سطح تشکیل شود. این یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده از سرامیک متالایز آلومینا در زمینه بسته بندی الکترونیکی است. علاوه بر این، سرامیک ها نسبتا شکننده هستند و مقاومت شوک حرارتی محدودی دارند. در طول فرآیند جوشکاری، کنترل دقیق گرادیان دما و سرعت خنکسازی برای جلوگیری از ترک خوردن یا آسیب ساختاری ضروری است.
از منظر کنترل فرآیند، عوامل مؤثر بر کیفیت متالیزاسیون عمدتاً شامل فرمول متالیزاسیون، دمای پخت و زمان نگهداری و ریزساختار لایه فلزی است. طراحی فرمول معقول پایه ای برای دستیابی به اجزای سرامیکی متالیزه با استحکام بالا- است. نسبت های مختلف پودرهای فلزی و مواد افزودنی مستقیماً بر استحکام و رسانایی پیوند نهایی تأثیر می گذارد. دماهای تف جوشی معمولاً به محدوده دمایی کم، متوسط، زیاد و فوق{4}}بالا تقسیم می شوند. دمای بسیار پایین باعث انتشار ناکافی ذرات فلز می شود، در حالی که دمای بسیار بالا ممکن است باعث شکنندگی یا جدا شدن لایه فلز شود. بنابراین، کنترل دقیق منحنی تف جوشی برای به دست آوردن عملکرد پایدار بسیار مهم است.
با توجه به ریزساختار، یک لایه فلزی با کیفیت بالا-باید ریزساختار متراکم و یکنواخت، با انتقال صاف بین رابطها و بدون فازهای شکننده آشکار از خود نشان دهد. این ساختار نه تنها قابلیت اطمینان جوش را بهبود می بخشد، بلکه به طور موثری از انتشار ترک جلوگیری می کند و طول عمر کلی را افزایش می دهد. به عنوان مثال، در قطعات سرامیکی آلومینای متالیز شده دقیق، بهینه سازی توزیع اندازه ذرات پودر و فرآیندهای تف جوشی معمولاً یک شبکه رسانای متراکم و پیوسته در لایه فلزی ایجاد می کند که نیازهای برنامه های کاربردی{3} با قابلیت اطمینان بالا را برآورده می کند.
علاوه بر این، پارامترهای فرآیند مانند اندازه ذرات پودر، روش پوشش و ضخامت پوشش نیز به طور قابل توجهی بر کیفیت نهایی تأثیر می گذارد. پودری که خیلی ریز است مستعد تجمع است و بر یکنواختی پوشش تأثیر می گذارد. پودری که خیلی درشت است به دمای پخت بالاتری نیاز دارد که کنترل پنجره فرآیند را دشوار می کند. بنابراین، در تولید قطعات متالیزاسیون سرامیکی پیشرفته با دقت آلومینا با خلوص بالا، تأیید فرآیند دقیق و بهینهسازی پارامترها معمولاً برای اطمینان از ثبات و پایداری ماشینکاری دقیق برای هر دسته از قطعات سرامیکی آلومینا مورد نیاز است.
بهطور خلاصه، فناوری متالیزاسیون سرامیکی بهعنوان پل مهمی عمل میکند که دو نوع ماده با خواص بسیار متفاوت را به هم متصل میکند، و سطح توسعه آن مستقیماً بر عملکرد کلی و قابلیت اطمینان{0} تولید الکترونیک پیشرفته تأثیر میگذارد. با پیشرفت های مداوم در علم مواد و فرآیندهای تولید، متالیزاسیون سرامیکی پتانسیل کاربرد بیشتری را در چگالی توان بالاتر، ساختارهای پیچیده تر و محیط های سخت تر نشان می دهد.
اگر به دنبال{0}}قابلیت اطمینان، قدرت- بالا هستیداجزای سرامیکی متالیز شدهراه حل ها، لطفا با ما تماس بگیرید. ما انتخاب مواد حرفه ای و پشتیبانی فرآیند را متناسب با نیازهای برنامه شما ارائه می دهیم و اجرای پایدار پروژه و بهبود عملکرد را تسهیل می کنیم.
تماس با ما
