陶瓷金属化技术起源于20世纪初期的德国,1935年德国西门子公司Vatter首次采用陶瓷金属化技术并将产品成功实际应用到真空电子器件中,1956年Mo-Mn法诞生,此法适用于电子工业中的氧化铝陶瓷与金属连接。对于如今,大功率器件逐渐发展,陶瓷基板又因其优良的性能成为当今电子器件基板及封装材料的主流,因此,实现陶瓷与金属之间的可靠连接是推进陶瓷材料应用的关键。目前常用陶瓷基板制作工艺有:(1)直接覆铜法、(2)活性金属钎焊法、(3)直接电镀法。陶瓷金属化可以使陶瓷表面具有更好的抗压性能。汕头镀镍陶瓷金属化类型
陶瓷金属化是将金属层沉积在陶瓷表面的工艺,旨在改善陶瓷的导电性和焊接性能。这种工艺涉及到将金属材料与陶瓷材料相结合,因此存在一些难点和挑战,包括以下几个方面:热膨胀系数差异:陶瓷和金属的热膨胀系数通常存在较大的差异。在加热或冷却过程中,温度变化引起的热膨胀可能导致陶瓷和金属之间的应力集中和剥离现象,从而影响金属化层的附着力和稳定性。界面反应:陶瓷和金属之间的界面反应是一个重要的问题。某些情况下,界面反应可能导致化合物的形成或金属与陶瓷之间的扩散,进而降低金属化层的性能。这需要在金属化过程中选择适当的金属材料和界面处理方法,以减少不良的界面反应。陶瓷表面的处理:陶瓷表面通常具有较高的化学稳定性和惰性,这使得金属材料难以与其良好地结合。在金属化之前,需要对陶瓷表面进行特殊的处理,例如表面清洁、蚀刻、活化等,以增加陶瓷与金属之间的黏附力。工艺控制:金属化过程需要严格控制温度、时间和气氛等工艺参数。过高或过低的温度、不恰当的保持时间或不合适的气氛可能会导致金属化层的质量问题,例如结合不良、脆性、裂纹等。 河源镀镍陶瓷金属化参数陶瓷金属化可以使陶瓷表面具有更好的防冷燃性能。
IGBT模块中常用的绝缘陶瓷金属化基板有Al2O3陶瓷基板和AlN陶瓷基板。近年来,一种新型的绝缘陶瓷金属化基板——Si3N4陶瓷基板也逐渐被应用于IGBT模块中。Si3N4陶瓷基板具有优异的导热性能、强度、高硬度、高耐磨性、高温稳定性和优异的绝缘性能等特点,能够满足高功率、高频率、高温度等复杂工况下的应用需求。同时,Si3N4陶瓷基板还具有低介电常数、低介电损耗、低热膨胀系数等优点,能够提高IGBT模块的性能和可靠性。目前,Si3N4陶瓷基板已经被广泛应用于IGBT模块中,成为了一种新型的绝缘陶瓷金属化基板。
陶瓷金属化是一种将陶瓷材料表面涂覆金属层的技术,它可以为陶瓷材料赋予金属的导电、导热、耐腐蚀等性能,从而扩展了陶瓷材料的应用范围。以下是陶瓷金属化的应用优点:提高陶瓷材料的导电性能,陶瓷材料本身是一种绝缘材料,但是通过金属化处理可以在其表面形成导电层,从而提高了其导电性能。这种导电层可以用于制作电子元器件、电路板等高科技产品。提高陶瓷材料的导热性能,陶瓷材料的导热性能较差,但是通过金属化处理可以在其表面形成导热层,从而提高了其导热性能。这种导热层可以用于制作高温热交换器、热散器等高科技产品。提高陶瓷材料的耐腐蚀性能,陶瓷材料的耐腐蚀性能较好,但是通过金属化处理可以在其表面形成耐腐蚀层,从而进一步提高了其耐腐蚀性能。这种耐腐蚀层可以用于制作化工设备、海洋设备等高科技产品。提高陶瓷材料的机械性能,陶瓷材料的机械性能较差,但是通过金属化处理可以在其表面形成机械强度层,从而提高了其机械性能。这种机械强度层可以用于制作强度结构材料、航空航天材料等高科技产品。提高陶瓷材料的美观性能,陶瓷材料的美观性能较差,但是通过金属化处理可以在其表面形成美观层,从而提高了其美观性能。 陶瓷金属化可以使陶瓷表面具有更好的抗热震性能。
陶瓷金属化原理:由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同,焊接往往不能润湿陶瓷表面,也不能与之作用而形成牢固的黏结,因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法,即金属化的方法:先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜,从而实现陶瓷与金属的焊接。另外,用特制的玻璃焊料可直接实现陶瓷与金属的焊接。陶瓷的金属化与封接是在瓷件的工作部位的表面上,涂覆一层具有高导电率、结合牢固的金属薄膜作为电极。用这种方法将陶瓷和金属焊接在一起时,其主要流程如下:陶瓷表面做金属化烧渗→沉积金属薄膜→加热焊料使陶瓷与金属焊封国内外以采用银电极普遍。整个覆银过程主要包括以下几个阶段:黏合剂挥发分解阶段(90~325℃)碳酸银或氧化银还原阶段(410~600℃)助溶剂转变为胶体阶段(520~600℃)金属银与制品表面牢固结合阶段(600℃以上)。陶瓷金属化可以使陶瓷表面具有更好的防热燃性能。潮州碳化钛陶瓷金属化处理工艺
陶瓷金属化可以使陶瓷表面具有更好的抗弯曲性能。汕头镀镍陶瓷金属化类型
随着微电子领域技术的飞速发展,电子器件中元器件的复杂性和密度不断增加。因此,对电路基板的散热和绝缘的要求越来越高,特别是对大电流或高电压供电的功率集成电路元件。此外,随着5G时代的到来,对设备的小型化提出了新的要求,尤其是毫米波天线和滤波器。与传统树脂基印刷电路板相比,表面金属化氧化铝陶瓷具有良好的导热性,高电阻,更好的机械强度,在大功率电器中的热应力和应变较小。同时,可以通过调整陶瓷粉的比例来改变介电常数。因此,它们用于电子和射频电路行业,例如大功率LED、集成电路和滤波器等。陶瓷金属化基板其主要用于电子封装应用,比如高密度DC/DC转换器、功率放大器、RF电路和大电流开关。这些陶瓷金属化基材利用了某些金属的导电性以及陶瓷的良好导热性、机械强度性能和低导电性。用在铜金属化的氮化铝特别适合高级应用,因为它具有相对较高的抗氧化性以及铜的优异导电性和氮化铝的高导热性。 汕头镀镍陶瓷金属化类型