שיפור ותרגול של קרמיקה מתכתית לתהליך רכיבי חשמל

טכנולוגיית הדבקת-מתכת קרמית היא תהליך מפתח בייצור של מכשירי ואקום אלקטרוניים, כאשר 95% קרמיקה אלומינה ושיטת המתכת המוליבדן המופעלת-מנגן היא הנפוצה ביותר. בייצור בפועל, תהליך המתכת מתמודד לעתים קרובות עם בעיות כמו חוזק נמוך, עובי משחה לא אחיד, מצבי שבר חריגים, העברת אור על פני השטח המתכתי וחמצון, המשפיעים ישירות על תפוקת המוצר ואמינותם. לכן, אופטימיזציה מתמשכת של תהליך קרמיקה מתכתית לרכיבים חשמליים כדי להבטיח יציבות ועקביות של איכות המוצר היא בעלת משמעות רבה לייצור מכשירי ואקום אלקטרוניים בעלי אמינות גבוהה-.

שיטת המוליבדן המופעל-מנגן היא בעצם תהליך מתכות של אבקת סינטר-נוזלית. איכות המתכת שלו תלויה במאפיינים המובנים של המעטפת הקרמית המתכתית עבור מוליכים למחצה כוח ובתאימות של תהליך המתכת. גורמים מרכזיים המשפיעים על מבנה המיקרו וביצועי הריתוך של השכבה המתכתית כוללים: ניסוח מתכת, גודל חלקיקי חומר גלם, יחס מפעיל, עובי ואחידות השכבה המתכתית, משטר סינטר ואיכות שכבת ניקל. גורמים אלה קובעים יחד את חוזק ההתקשרות וההרמטיות של רכיבים קרמיים מתכתיים-בעלי חוזק גבוה.

גודל וצורת החלקיקים משפיעים ישירות על צפיפות הסינטרה, טמפרטורת הסינטר ומבנה המיקרו. שימוש בחלקיקים קטנים ועגולים עוזר להשיג צפיפות מיקרו-מבנה בטמפרטורות נמוכות יותר. כדי להבטיח את גודל וצורת החלקיקים, יש צורך באמצעים הבאים: בחר ציוד טחינה ביעילות גבוהה-; לקבוע את זמן הטעינה והטחינה האופטימליים על בסיס חומרים שונים; התאם את יחס החומר-ל-הכדור ויחס תערובת כדור הטחינה, באמצעות כדורי אגת עמידים לבלאי-10-35 מ"מ, מעורבבים ביחס של 5:3:2 של כדורים גדולים, בינוניים וקטנים, כאשר היחס בין החומר-לכדור נשלט ב-1.(1.5-2); בחר חומר מפיץ מתאים להפחתת אגרטלים הנוצרים במהלך תהליך הטחינה עקב אנרגיית פני השטח המוגברת, ובכך לשפר את תכונות האבקה.

טמפרטורת הסינטר היא גורם מכריע באיכות של אלומינה קרמיקה מתכתית, המשפיעה ישירות על סינת חלקיקי מוליבדן, תגובות כימיות של רכיבים וחדירת התכה. לאחר קביעת נוסחת המתכת והגוף הקרמי, שליטה מדויקת בטמפרטורת הסינטר היא חיונית.

ראשית, יש למדוד במדויק את טמפרטורת התנור, לכייל את הצמדים התרמיים באופן קבוע, ולהשתמש בטבעת מדידת טמפרטורה מדויקת כדי לשפר את דיוק המדידה ל-±2 מעלות. יש לבצע ניתוח דיאגרמת שלב בהתבסס על סוג ופרופורציה של המפעיל כדי לקבוע מראש את משטר טמפרטורת המתכת.

עבור קרמיקה מטאלית דיוק שונה, יש לערוך ניסויי אופטימיזציה על ידי שינוי שיפוע הטמפרטורה, הטמפרטורה המקסימלית, זמן ההחזקה ואווירת הכבשן במשטר הסינטרינג. בשילוב עם בדיקת חוזק מתיחה ותצפית מטאלוגרפית, ניתן להשיג משטר סינטר מתכת מתאים.

בהשוואה לשיטת המנגן-המוליבדן המסורתית, שיטת המנגן המוליבדן המופעל-יכולה לקצר את זמן הסינטר ולהגביר את קצב הסינטרינג. בטמפרטורת הסינטר, נדידת מסה הנגרמת-בנוזל-מהירה יותר מאשר דיפוזיה של-פאזה מוצקה, בסופו של דבר ממלאת את הנקבוביות בתוך החומר הסנטף ומקבלת קרמיקת אלומיניום מתכתי אלומיניום צפופים ובעלי ביצועים גבוהים עבור רכיבים חשמליים. מחקרים הראו שכאשר תכולת הפאזה הנוזלית נמוכה מ-30% (יחס נפח), קשה להשיג ציפוף רק באמצעות סידור מחדש של החלקיקים.

יחס מפעיל נמוך מדי מביא לשכבת מתכת לא שלמה, כאשר נקבוביות אבקת המוליבדן אינן מתמלאות על ידי ההמסה; יחס גבוה מדי עלול לגרום להתכה לנדוד אל פני השטח, ולהשפיע על איכות ציפוי הניקל שלאחר מכן. אם נעשה שימוש בתהליך ניקל מסונט, ניתן להגדיל את יחס הפעילים בצורה מתאימה. על ידי התאמת יחס המפעיל וביצוע בדיקות מתיחה וניתוח מטאלוגרפי, ניתן לקבוע את היחס האופטימלי עבור עיבוד מדויק של חלקי אלומיניום קרמיים שונים.

שימוש בהדפסת מסך כדי ליישם את משחת המתכת מאפשר שליטה מדויקת יותר בעובי שכבת המנגן-של מוליבדן ושיפור משמעותי בעקביות. נקודות בקרה עיקריות בתהליך כוללות: הניסוח של דבק ההדפסה, עם יחס מומס-ל-ממס וצמיגות דבק רצוי בין 2 ל-6 Pa·s; יחס האבקה-ל-הדבקה משפיע ישירות על אפקט ההדפסה וחוזק המתכת, כאשר היחס האופטימלי הוא (2-3):1; בחירת חומר המסך וגודל הרשת דורשת בדיקות מקיפות; הקשיות וההתנגדות לשחיקה של המגב משפיעות על אחידות הציפוי; הטמפרטורה רגישה לצמיגות דבק ההדפסה, ויש לשלוט בטמפרטורת החדר ב-25±2 מעלות כדי להבטיח עובי ציפוי יציב. מדדי עובי הקרינה של קרני רנטגן משמשים לזיהוי עובי שכבת הקרמיקה המתכתית, ומבטיחים שעובי הציפוי המתכתי הוא פי 5-10 מזה של חלקיקי המוליבדן.

נדרש ציפוי חנקן על שכבת המנגן-מוליבדן כדי לאפשר ריתוך לחלקי המתכת. תהליכי ציפוי מסורתיים מהווים בעיות סביבתיות, כאשר פריקת שפכים משפיעה לרעה על הסביבה. בשנים האחרונות, עם שיפורים משמעותיים בטוהר אבקת הניקל ובביצועי הסינטר, הבשילו תהליכי הניקל הסינטר. שכבות ניקל מרובע שהוכנו באמצעות אבקת ניקל באיכות-גבוהה בעלות משטח עדין, צפוף ובהיר, שלא ניתן להבחין בו ממוצרי ניקל מצופים אלקטרוניקה במראה, ומציגות עובי אחיד.

תהליך הניקל הסנטף מונע לחלוטין את בעיות הזיהום הנגרמות על ידי ציפוי שפכים באלקטרוניקה והוא דומה למתכת ניקל קרמי מצופה באלקטרוניקה בחוזק מתיחה ובמצב שבר. תצפית מיקרו-סטרוקטורלית מראה שנוסחת המתכת האופטימלית ותהליך הניקל הסינטר מתאימים- היטב, ומציגים מצב שבר קרמי-אידיאלי במשטח השבר האטום. הקשר הקרמי המתכתי הוא הדוק, ללא פגמי דלמינציה או נקבוביות.

לשונהקרמיקה מטאלית מדויקת, נוסחת המתכת האופטימלית ושיטות האצווה המתאימות לה, שיטות הציפוי, משטרי הסינטר והעוביים והצפיפות המתאימים של שכבות המנגן-המוליבדן והניקל חיוניים להבטחת איכות המתכת. על ידי אופטימיזציה של פרמטרי תהליך באמצעות ניסויים שיטתיים, ניתן לשלוט ביעילות במבנה המיקרו של שכבת המתכת, וכתוצאה מכך מתכת קרמית עם חוזק איטום גבוה ועקביות טובה, ובכך לעמוד בדרישות המחמירות של איטום מהימנות גבוהה- עבור מכשירים אלקטרוניים ואקום.

למידע טכני נוסף על רכיבי קרמיקה מתכתיים או פתרונות מותאמים אישית, אנא צור קשר עם צוות ההנדסה שלנו לתמיכה מקצועית.