¿Qué es la metalización cerámica?

Especialmente con la llegada de la era 5G, la potencia de los chips semiconductores aumenta constantemente y la tendencia hacia un peso ligero y una alta integración se vuelve cada vez más evidente. La importancia del tema de la disipación de calor también se ha vuelto más prominente, lo que sin duda plantea requisitos más estrictos para los materiales de embalaje de disipación de calor. Entre ellos, el rendimiento de disipación de calor del componente cerámico del paquete llama particularmente la atención. Cómo hacer un buen trabajo en la gestión térmica de chips será un problema que la industria deberá afrontar durante mucho tiempo.

En la estructura del empaque de componentes electrónicos de potencia, el sustrato del empaque sirve como un vínculo clave que conecta las partes superior e inferior y mantiene la conductividad de los circuitos internos y externos. Tiene funciones como disipación de calor y soporte mecánico. El rendimiento del componente cerámico de alúmina Relay afecta directamente el rendimiento general del sustrato del embalaje y ha recibido una atención cada vez mayor por parte de los fabricantes.

La cerámica, como material inorgánico no-metálico típico, parece estar en una posición completamente opuesta a la de los metales. Sin embargo, las ventajas respectivas de ambos son tan prominentes que la gente comenzó a pensar en combinar cerámica y metales para mostrar sus fortalezas individuales y así optimizar el rendimiento de la caja de cerámica con base de alúmina al 95%. Así nació esta tecnología. A lo largo de los años, siempre ha sido un tema popular y académicos tanto nacionales como extranjeros han llevado a cabo-investigaciones en profundidad al respecto.

Las ventajas de los materiales cerámicos son las razones principales por las que se pueden utilizar para fabricar cerámicas de alúmina metalizada para componentes eléctricos: Baja pérdida de señal - La constante dieléctrica de los propios materiales cerámicos da como resultado una menor pérdida de señal. Alta conductividad térmica - El calor del chip se conduce directamente a la lámina cerámica sin necesidad de una capa aislante, lo que permite una mejor disipación del calor. Coeficiente de expansión térmica más compatible - Los coeficientes de expansión térmica de las cerámicas y los chips son cercanos, lo que evita deformaciones significativas y problemas como el desprendimiento de cables y tensión interna cuando hay un cambio drástico de temperatura. Alta fuerza de unión - La capa metálica de las placas de circuitos cerámicos tiene una alta fuerza de unión con el sustrato cerámico, alcanzando un máximo de 45 MPa (mayor que la resistencia de la propia lámina cerámica, que tiene 1 mm de espesor). Alta temperatura de funcionamiento - La cerámica puede soportar grandes fluctuaciones en los ciclos de temperatura e incluso puede funcionar normalmente a temperaturas de 500-600 grados Celsius. Alto aislamiento eléctrico - Los propios materiales cerámicos son materiales aislantes, capaces de soportar tensiones de ruptura muy altas.

Cuando se utilizan cerámicas en circuitos, primero se deben metalizar. Este también es un paso clave en la preparación de tubos aislantes de cerámica metalizada para metalizar piezas de cerámica, que implica aplicar una fina película metálica sobre la superficie de la cerámica que esté firmemente adherida a la cerámica y no se derrita fácilmente. Esta película hace que la cerámica sea conductora. Posteriormente, se conecta a conductores metálicos u otras capas conductoras metálicas mediante técnicas de soldadura para formar una sola unidad.

Se puede decir que la calidad de este proceso afectará directamente el efecto del empaque final y, por lo tanto, determinará la calidad y vida útil de la Cerámica Metalizada para Componentes Eléctricos.

Los métodos de preparación comunes incluyen principalmente el método Mo-Mn, el método Mo-Mn activado, el método de soldadura fuerte con metal activo, el método de revestimiento de cobre directo (DBC) y el método de pulverización catódica con magnetrón. Estos métodos brindan soporte técnico para la producción en masa de componentes cerámicos metalizados de alta -resistencia.

1. Método Mo-Mn:El método Mo-Mn se basa en una fórmula de metalización compuesta principalmente de polvo metálico refractario Mo, junto con una pequeña cantidad de Mn de bajo-punto de fusión-. Se añade un aglutinante y se recubre la superficie de la cerámica Al₂O₃ y luego se sinteriza para formar una capa metalizada. Este es uno de los métodos comúnmente utilizados para preparar los componentes del paquete cerámico en la etapa inicial. El inconveniente del método tradicional Mo-Mn radica en su alta temperatura de sinterización, alto consumo de energía y la ausencia de un activador en la fórmula, lo que resulta en una baja fuerza de sellado.

2. Método Mo-Mn activado:El método Mo-Mn activado es una mejora basada en el método Mo-Mn tradicional. Las principales direcciones de mejora son: añadir activadores y sustituir el polvo metálico por óxidos o sales de molibdeno y manganeso. Estos dos tipos de métodos de mejora tienen como objetivo reducir la temperatura de metalización, mejorando así la eficiencia de producción de los componentes cerámicos metalizados. La desventaja del método Mo-Mn activado es su proceso complejo y su alto costo. Sin embargo, tiene un fuerte efecto de unión y puede mejorar significativamente la humectabilidad, por lo que sigue siendo el primer proceso inventado y ampliamente aplicado en la tecnología de unión de metal cerámico-.

3. Método de soldadura fuerte con metal activo:El método de soldadura fuerte activa de metal es otro proceso de sellado de metal cerámico- muy utilizado. Se desarrolló 10 años después que el método Mo-Mn. Su característica es que tiene menos procesos. El sellado de cerámica y metal se puede completar en un solo proceso de calentamiento, lo que es adecuado para simplificar el proceso de producción de componentes cerámicos de alúmina de relé. La aleación de soldadura contiene elementos activos como Ti, Zr, Hf y Ta. Los elementos activos agregados reaccionan con Al₂O₃, formando una capa de reacción con propiedades metálicas en la interfaz. Este método puede adaptarse fácilmente a la producción a gran-escala y es relativamente simple y económico en comparación con el proceso Mo-Mn.

El inconveniente del método de soldadura fuerte con metal activo reside en el hecho de que el material de soldadura fuerte activo está limitado a un único tipo, lo que restringe en cierta medida su aplicación. Además, no es adecuado para la producción continua y solo es aplicable para la producción a gran-escala, de una sola-pieza o de pequeños-lotes de cerámica de alúmina metalizada para componentes eléctricos.

Como nuevo tipo de material, posee muchas ventajas únicas. En un futuro próximo, los materiales cerámicos metalizados seguramente brillarán e inyectarán nueva vitalidad al desarrollo de tubos aislantes de cerámica metalizada y piezas de cerámica metalizada.

Como nuevo tipo de material, posee muchas ventajas únicas. En un futuro próximo, los materiales cerámicos metalizados seguramente brillarán con fuerza. NuestroComponente del paquete cerámicose desarrolla con precisión en base a una tecnología central madura, que presenta alta conductividad térmica, baja pérdida de comunicación y alta fuerza de unión, etc. Es adecuado para múltiples escenarios, como el empaquetado de chips 5G y componentes electrónicos de potencia, y puede cumplir con precisión los requisitos de gestión térmica del chip y empaquetado de alta-integración. Tiene un rendimiento estable y es compatible con la producción industrial a gran-escala.

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