Las cerámicas metalizadas son materiales compuestos que combinan metal y cerámica mediante un proceso específico. Combinan la alta dureza, la resistencia a las altas-temperaturas y a la corrosión de la cerámica con la conductividad eléctrica y la maquinabilidad de los metales. Su tecnología principal radica en lograr una unión confiable entre cerámica y metal y el metal mediante la modificación de la superficie. Se utilizan ampliamente en campos como el embalaje electrónico, la energía y el sector aeroespacial. El siguiente es un análisis completo de los principios técnicos, escenarios de aplicación, estado de la industria y tendencias de desarrollo:
Principios técnicos y clasificación de procesos.
La preparación de cerámicas de metalización requiere abordar cuestiones como la diferencia en los coeficientes de expansión térmica entre la cerámica y el metal, así como la insuficiente fuerza de unión interfacial. Los procesos principales incluyen:
1. Cocción a alta-temperatura-(HTCC/LTCC):El cuerpo verde de cerámica metalizada de alúmina y el conductor metálico se sinterizan simultáneamente a altas temperaturas para formar una estructura integrada. Esto es adecuado para sustratos de circuitos de alta-frecuencia.
2. Cobre adherido directamente (DBC):Este método une directamente la lámina de cobre al sustrato de los componentes cerámicos metalizados mediante fusión a alta-temperatura. Este método ofrece una alta conductividad térmica (alcanzando más de 200 W/m·K) y se utiliza principalmente en el embalaje de dispositivos de energía.
3. Soldadura activa de metales (AMB):Este proceso, que utiliza metales de aportación de soldadura fuerte que contienen elementos activos como el titanio para formar una unión metalúrgica en la superficie de metalización cerámica, logrando una resistencia de unión de la capa metálica superior a 15 N/mm², es la corriente principal para los sustratos de nitruro de silicio.
4. Sputtering-Compuesto de galvanoplastia (SBC):Se forma una capa de semilla mediante pulverización catódica al vacío, seguida de una capa de metal espesada mediante galvanoplastia, logrando una metalización de "cero-poro". La fuerza de unión supera los 30 N/mm² y es compatible con una variedad de materiales cerámicos de alúmina metalizada.
Rendimiento y aplicaciones principales
Las ventajas de rendimiento de la alúmina metalizada les han otorgado una posición destacada en la fabricación de -alta gama:
Alta conductividad térmica:Los sustratos de nitruro de aluminio ofrecen una conductividad térmica de 180-270 W/m·K, significativamente superior a los sustratos de alúmina tradicionales (20-30 W/m·K). Se utilizan ampliamente en dispositivos RF de estaciones base 5G y módulos IGBT de vehículos de nueva energía.
Alto aislamiento:Con una resistencia de aislamiento superior a 10¹²Ω a altos voltajes superiores a 1000 V, son adecuados para equipos de transmisión de energía de alto-voltaje y sistemas de control de aviónica. Resistencia a entornos extremos: resiste ciclos de temperatura de -196 grados a 200 grados, manteniendo un rendimiento estable en componentes de alta temperatura de motores de aviones y equipos de exploración del espacio profundo.
Escenarios de aplicación típicos:
1. Embalaje de semiconductores: sirve como portador de chips y disipador de calor, lo que admite la integración de alta-densidad de chips de procesos avanzados.
2. Nueva energía: Los sustratos de nitruro de silicio para módulos IGBT son componentes centrales de los controladores de motores de vehículos de nueva energía y tienen un impacto directo en la eficiencia energética de los vehículos.
3. Aeroespacial: Los revestimientos de la cámara de combustión de los motores de cohetes y los módulos de potencia de los satélites utilizan componentes cerámicos de alúmina para soportar temperaturas y vibraciones extremas.
4. Automatización industrial: los sensores de alta-temperatura y los componentes de instrumentos de precisión dependen de su estabilidad.
Como material clave para la fabricación-de alta gama,cerámica metalizada'Los avances tecnológicos y las mejoras industriales son de gran importancia para el desarrollo independiente y controlado de las industrias estratégicas emergentes de China. Con el avance de la producción nacional y la continua expansión de los escenarios de aplicación, se espera que este sector dé un salto de "seguir" a "correr al lado" e incluso "liderar" en la próxima década.
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