陶瓷金屬化,即在陶瓷表面牢固粘附一層金屬薄膜,實現(xiàn)陶瓷與金屬焊接的技術(shù)。隨著科技發(fā)展,尤其是5G時代半導(dǎo)體芯片功率提升,對封裝散熱材料要求更嚴(yán)苛,陶瓷金屬化技術(shù)愈發(fā)重要。陶瓷材料本身具備諸多優(yōu)勢,如低通訊損耗,因其介電常數(shù)使信號損耗?。桓邿釋?dǎo)率,能讓芯片熱量直接傳導(dǎo),散熱佳;熱膨脹系數(shù)與芯片匹配,可避免溫差劇變時線路脫焊等問題;高結(jié)合力,像斯利通陶瓷電路板金屬層與陶瓷基板結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)45MPa;高運(yùn)行溫度,可承受較大溫度波動,甚至在500-600度高溫下正常運(yùn)作;高電絕緣性,作為絕緣材料能承受高擊穿電壓。陶瓷金屬化,通過共燒、厚膜等方法,提升陶瓷的綜合性能。佛山氧化鋯陶瓷金屬化處理工藝
陶瓷金屬化在現(xiàn)代材料科學(xué)與工業(yè)應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。陶瓷具有**度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕以及良好的絕緣性等特性,而金屬則具備優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和可塑性。但陶瓷與金屬的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)差異***,難以直接良好結(jié)合。陶瓷金屬化正是解決這一難題的關(guān)鍵手段,其原理是運(yùn)用特定工藝,在陶瓷表面引入可與陶瓷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附的金屬元素、化合物,進(jìn)而在二者間形成化學(xué)鍵或強(qiáng)大物理作用力,實現(xiàn)牢固連接。在一些高溫金屬化工藝?yán)?,金屬與陶瓷表面成分反應(yīng)生成新化合物相,有效連接陶瓷和金屬,大幅提升結(jié)合強(qiáng)度。這一技術(shù)不僅拓寬了陶瓷的應(yīng)用范圍,讓其得以在電子封裝、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域大顯身手,還能將金屬與陶瓷的優(yōu)勢集于一身,創(chuàng)造出性能***的復(fù)合材料,滿足眾多嚴(yán)苛工況的需求。佛山氧化鋯陶瓷金屬化處理工藝該技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子封裝、航空航天、能源器件等領(lǐng)域,如功率半導(dǎo)體模塊中陶瓷基板與金屬引腳的連接。
陶瓷金屬化是一種將陶瓷與金屬優(yōu)勢相結(jié)合的材料處理技術(shù),給材料的性能和應(yīng)用場景帶來了質(zhì)的飛躍。從性能上看,陶瓷金屬化極大地提升了材料的實用性。陶瓷本身具有高硬度、耐磨損、耐高溫的特性,但其不導(dǎo)電的缺點限制了應(yīng)用。金屬化后,陶瓷表面形成金屬薄膜,兼具了陶瓷的優(yōu)良性能與金屬的導(dǎo)電性,有效拓寬了使用范圍。例如,在電子領(lǐng)域,陶瓷金屬化基板憑借高絕緣性、低熱膨脹系數(shù)和良好的散熱性,能迅速導(dǎo)出芯片產(chǎn)生的熱量,避免因過熱導(dǎo)致的性能下降,**提升了電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。在連接與封裝方面,陶瓷金屬化發(fā)揮著關(guān)鍵作用。金屬化后的陶瓷可通過焊接、釬焊等方式與其他金屬部件連接,實現(xiàn)與金屬結(jié)構(gòu)的無縫對接,顯著提高了連接的可靠性。在航空航天領(lǐng)域,陶瓷金屬化材料憑借低密度、**度以及良好的耐高溫性能,減輕了飛行器的重量,提升了發(fā)動機(jī)的熱效率和推重比,降低了能耗,為航空航天事業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。此外,陶瓷金屬化降低了材料成本。相較于單一使用高性能金屬,陶瓷金屬化材料利用陶瓷的優(yōu)勢,減少了昂貴金屬的用量,在保證性能的同時,實現(xiàn)了成本的有效控制,因此在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
陶瓷金屬化在散熱與絕緣方面具備突出優(yōu)勢。隨著科技發(fā)展,半導(dǎo)體芯片功率持續(xù)增加,散熱問題愈發(fā)嚴(yán)峻,尤其是在 5G 時代,對封裝散熱材料提出了極為嚴(yán)苛的要求。 陶瓷本身具有高熱導(dǎo)率,芯片產(chǎn)生的熱量能夠直接傳導(dǎo)到陶瓷片上,無需額外絕緣層,可實現(xiàn)相對更優(yōu)的散熱效果。通過金屬化工藝,在陶瓷表面附著金屬薄膜后,進(jìn)一步提升了熱量傳導(dǎo)效率,能更快地將熱量散發(fā)出去。同時,陶瓷是良好的絕緣材料,具有高電絕緣性,可承受很高的擊穿電壓,能有效防止電路短路,保障電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。 在功率型電子元器件的封裝結(jié)構(gòu)中,封裝基板作為關(guān)鍵環(huán)節(jié),需要同時具備散熱和機(jī)械支撐等功能。陶瓷金屬化后的材料,因其出色的散熱與絕緣性能,以及與芯片材料相近的熱膨脹系數(shù),能有效避免芯片因熱應(yīng)力受損,滿足了電子封裝技術(shù)向小型化、高密度、多功能和高可靠性方向發(fā)展的需求,在電子、電力等諸多行業(yè)有著廣泛應(yīng)用 。陶瓷金屬化,是讓陶瓷具備導(dǎo)電導(dǎo)熱性,融合陶金優(yōu)勢的技藝。
經(jīng)真空陶瓷金屬化處理后的陶瓷制品,展現(xiàn)出令人驚嘆的金屬與陶瓷間附著力。在電子封裝領(lǐng)域,對于高頻微波器件,陶瓷基片金屬化后要與金屬引腳、外殼緊密相連。通過優(yōu)化工藝,金屬膜層能深入陶瓷表面微觀孔隙,形成類似 “榫卯” 的機(jī)械嵌合,化學(xué)鍵合作用也同步增強(qiáng)。這種強(qiáng)度高的附著力確保了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性,即使在溫度變化、機(jī)械振動環(huán)境下,金屬層也不會剝落、起皮,有效避免了因封裝失效引發(fā)的電氣故障,像衛(wèi)星通信設(shè)備中的陶瓷基濾波器,憑借穩(wěn)定的金屬化附著力,在太空嚴(yán)苛環(huán)境下長期可靠服役。陶瓷金屬化中的釬焊技術(shù)利用活性元素與陶瓷反應(yīng),形成牢固冶金結(jié)合,適用于密封器件。佛山氧化鋯陶瓷金屬化處理工藝
陶瓷金屬化,作為關(guān)鍵技術(shù),開啟陶瓷與金屬協(xié)同應(yīng)用新時代。佛山氧化鋯陶瓷金屬化處理工藝
航空航天:用于發(fā)動機(jī)部件、熱防護(hù)系統(tǒng)以及天線罩等關(guān)鍵組件,其優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕性能,確保了極端環(huán)境下設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。電子通訊:在集成電路中,陶瓷金屬化基片能夠有效提高電路集成化程度,實現(xiàn)電子設(shè)備小型化。在手機(jī)射頻前端模塊,多層陶瓷與金屬化層交替堆疊,構(gòu)建超小型、高性能濾波器、耦合器等元件。金屬化實現(xiàn)層間電氣連接與信號屏蔽,使各功能單元緊密集成,縮小整體體積。醫(yī)療器械:可用于制造一些精密的電子醫(yī)療器械部件,既利用了陶瓷的生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性,又借助金屬化后的導(dǎo)電性能滿足設(shè)備的電氣功能需求。還可以提升植入物的生物相容性和耐腐蝕性,通過賦予其抗鈞性能,降低了感然風(fēng)險。環(huán)保與能源:用于制備高效催化劑、電解槽電極等,促進(jìn)了清潔能源的生產(chǎn)與利用。在能源領(lǐng)域,部分儲能設(shè)備的電極材料可采用陶瓷金屬化材料,陶瓷的耐高溫、耐腐蝕性能有助于提高電極的穩(wěn)定性和使用壽命,金屬化帶來的導(dǎo)電性則保障了電荷的順利傳輸。此外,同遠(yuǎn)表面處理的陶瓷金屬化在機(jī)械制造領(lǐng)域也有應(yīng)用,如金屬陶瓷刀具、軸承等5。在汽車行業(yè)的一些陶瓷部件中可能也會用到該技術(shù)來提升部件性能5。佛山氧化鋯陶瓷金屬化處理工藝