Metalloidut hitsatut keraamiset kotelot vaativat tarkkaa suunnittelua liittääkseen -dielektrisen keramiikan johtaviin metalleihin, jolloin ne muodostavat sähköajoneuvojen korkeajännitteisten DC-kontaktorien ja ilmailuvoimajärjestelmien rakenteellisen ytimen. Hyödyntämällä kehittyneitä tyhjiökootteita ja aktiivisia metallijuottotekniikoita (AMB) valmistajat saavuttavat hermeettisiä tiivisteitä, joiden leikkauslujuudet ylittävät 120 MPa, mikä takaa lämpö- ja sähköstabiilisuuden äärimmäisissä käyttökuormissa.
Miksi keraaminen metallointi on suunniteltu tehoelektroniikkaan
Raaka tekninen keramiikka, kuten Al₂O3 ja AlN, tarjoavat poikkeuksellisen sähköeristyksen ja korkeat läpilyöntijännitteet, mutta niiden luontainen hauraus ja nolla sähkönjohtavuus estävät suoran asennuksen metalliosien kanssa. Metallointi levittää tasaisen, tiukasti kiinnittyvän metallikalvon keraamiseen alustaan ja muodostaa sillan erilaisten materiaalien välisen fyysisen raon.
| Ominaisuus / Parametri | Käsittelemätön keramiikka (Al2O3) | Metalloitu keraaminen alusta |
|---|---|---|
| Tilavuusvastus | >10¹⁴ Ω·cm | Muuttuva käyttöliittymässä |
| Lämmönjohtavuus | 25 - 30 W/m·K | Tehostettu lämmönpoisto |
| Kuorinta/leikkauslujuus | N/A | Suurempi tai yhtä suuri kuin 120 MPa |
| Hermeettinen vuotonopeus | Riippuu kehosta | < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s |
DC-releelementtien metallisoidun keramiikan juotostekniikan mekaniikka
Juottaminen toimii pohjimmiltaan eri tavalla kuin sulahitsaus käyttämällä täytemetallia, jonka likviduslämpötila on yli 450 astetta, mutta tiukasti perusmateriaalien soliduslämpötilaa alhaisempi. Kapillaaritoiminta vetää sulan täyteaineseoksen tiukoille mikroskooppisille välyksille (0,02 mm - 0.05 mm) luoden jatkuvan, jännitysti{4}}hajautetun liitoksen sulattamatta peruskeraamisia tai metalliosia.
Kaksi toimintatilaa keraamisissa liitoksissa
Tila 1:Perinteinen juottaminen esi-metallisoidulle keramiikalle
Perinteisissä kokoonpanoissa tarkkuusmetalloidulle keramiikalle tehdään etukäteen metallointi ohut{0}kalvomenetelmillä (kuten magnetronisputterointi) tai paksu{1}}kalvomenetelmillä (kuten molybdeeni-mangaani/Mo{3}}Mn-prosessi).
- Käyttöliittymän valmistelu:Keraaminen pinta saa poltetun Mo{0}}Mn-kerroksen, jota seuraa galvanoitu nikkelikerros (suurempi tai yhtä suuri kuin 3 μm) toimimaan kostutuspohjana.
- Täytesovellus:Ag-Cu-pohjaiset täyteaineseokset (esim. Ag72Cu28) sijoitetaan nikkeli-päällystetyn keramiikan ja kupari- tai Kovar-laitteiston väliin.
- Lämpökierto:Käsittely tapahtuu valvotussa tyhjiöuunissa (10-3 Pa) lämpötiloissa, jotka vaihtelevat 780 - 850 astetta.
Tila 2:Aktiivinen metallijuotto (AMB) integroituna ratkaisuna
Aktiivinen metallijuotto eliminoi erillisten esi-metallisointivaiheiden tarpeen lisäämällä aktiivisia reaktiivisia elementtejä suoraan täyteaineseokseen.
- Seoksen koostumus:Hopea-kupariset täyteainemetallit on seostettu aktiivisilla siirtymäelementeillä, yleisimmin titaanilla (Ti) 2–4 prosentilla.
- Reaktiomekanismi:Korkean lämpötilan tyhjiökuumennuksen aikana titaaniatomit erottuvat keraamiseen rajapintaan ja reagoivat kemiallisesti Al2O3:n tai AlN:n kanssa muodostaen jatkuvan titaanireaktiotuotekerroksen.
- Suorituskyvyn etu:Tämä monoliittinen reaktioalue tarjoaa poikkeuksellisen lämpöiskun kestävyyden, mikä tekee AMB:stä välttämättömän suuritehoisissa -tehoeristetyissä-gate bipolaaritransistorimoduuleissa (IGBT) ja korkeataajuisissa EV-invertterisubstraateissa.
Ota yhteyttä sähköinsinööreihimme jo tänään
Miksi juottaminen on edelleen korvaamatonta erittäin lujissa{0}}metallisoiduissa keraamisissa osissa
Mekaaninen liitoksen eheys:Hallittu kapillaarin täyttö jakaa mekaaniset kuormat tasaisesti liitosalueelle, mikä estää jännityspitoisuudet, jotka aiheuttavat mikro{0}}murtumia lämpösyklin aikana (-55 astetta +150 asteeseen IEC 60068-2-14:n mukaan).
Lämpö- ja sähkön jatkuvuus:Korkean-puhtaus hopea-kupari juotosliitokset säilyttävät alhaisen sähköisen kosketusvastuksen (alle 0,1 mΩ) ja tehokkaat lämpöreitit lämmön haihduttamiseksi.
Hermeettinen tiivistys:Juotetut Ceramic to Metal -liitokset saavuttavat heliumin vuotonopeudet alle 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s, mikä suojaa herkät sisäiset komponentit kosteudelta, hapettumiselta ja hiukkasten sisäänpääsyltä IP67/IP69K-luokituksen mukaisesti.
Mittojen tarkkuus:Alkusulamispisteiden alapuolella olevat käsittelylämpötilat rajoittavat lämpövääristymiä ja pitävät mittatoleranssit ±0,02 mm:n sisällä.
EV-alumiinioksidikeraamisen kotelon teollinen ekosysteemi
Uudet energiakäyttöiset ajoneuvot (EV/HVDC):Korkeajännitteiset DC-kontaktorikaarikammiot, keraamiset kytkinkotelot ja nopeasti{1}}latautuvat tehomoduulin substraatit, jotka toimivat jopa 1000 V tasavirtaan.
Ilmailu ja puolustus:Satelliittivirranjakelukomponentit, tutka-tyhjiöputket ja hermeettiset läpiviennit, jotka vaativat äärimmäistä tärinän- ja lämpöiskunkestävyyttä.
Tehopuolijohteet:Direct Bonded Copper (DBC) ja AMB keraamiset substraatit tuuliturbiinin inverttereille ja teollisuusmoottorikäyttöille.
ota meihin yhteyttä
Kiireellisiin keramiikka----metalliprojekteihinMetalloitu hitsattu keraaminen kotelo, lähetä piirustus ja materiaalivaatimukset nyt, jotta tehtaan suunnittelutiimi voi tarkistaa juottamisen toteutettavuuden, työkalut, tarkastukset ja tuotantokapasiteetin, ennen kuin se vaikuttaa hankintaaikatauluusi.
