ประเด็นสำคัญของอุตสาหกรรมแกนเซรามิกเคลือบโลหะ

เซรามิกเคลือบโลหะเป็นวัสดุคอมโพสิตที่รวมโลหะและเซรามิกผ่านกระบวนการเฉพาะ โดยผสมผสานความแข็งสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง- และต้านทานการกัดกร่อนของเซรามิก เข้ากับการนำไฟฟ้าและความสามารถในการแปรรูปของโลหะ เทคโนโลยีหลักของพวกเขาอยู่ที่การบรรลุการยึดเกาะที่เชื่อถือได้ระหว่างเซรามิกกับโลหะและโลหะผ่านการปรับเปลี่ยนพื้นผิว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ พลังงาน และการบินและอวกาศ ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมเกี่ยวกับหลักการทางเทคนิค สถานการณ์การใช้งาน สถานะของอุตสาหกรรม และแนวโน้มการพัฒนา:

การเตรียมเซรามิกเคลือบโลหะจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ความแตกต่างในสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างเซรามิกและโลหะ รวมถึงความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างผิวที่ไม่เพียงพอ กระบวนการกระแสหลักได้แก่:

1. การยิงร่วมอุณหภูมิสูง-ร่วม- (HTCC/LTCC):ตัวเครื่องสีเขียวของอลูมินาเมทัลไลซ์เซรามิกส์และตัวนำโลหะจะถูกเผาพร้อมกันที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างโครงสร้างที่ผสานกัน เหมาะสำหรับซับสเตรตวงจรความถี่สูง-

2. ทองแดงพันธะโดยตรง (DBC):วิธีการนี้จะเชื่อมฟอยล์ทองแดงกับซับสเตรตของส่วนประกอบเซรามิกที่เคลือบโลหะโดยตรง ผ่านการหลอมที่อุณหภูมิสูง- วิธีการนี้มีค่าการนำความร้อนสูง (ถึงมากกว่า 200 W/m·K) และส่วนใหญ่จะใช้ในบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์กำลัง

3. การประสานโลหะแบบแอคทีฟ (AMB):การใช้โลหะตัวเติมสำหรับการบัดกรีแข็งที่มีองค์ประกอบออกฤทธิ์ เช่น ไทเทเนียม เพื่อสร้างพันธะทางโลหะวิทยาบนพื้นผิวโลหะที่เป็นเซรามิก เพื่อให้ได้ความแข็งแรงพันธะของชั้นโลหะมากกว่า 15 N/mm² กระบวนการนี้เป็นกระแสหลักสำหรับซับสเตรตซิลิคอนไนไตรด์

4. การสปัตเตอร์ริ่ง-คอมโพสิตการชุบด้วยไฟฟ้า (SBC):ชั้นของเมล็ดจะเกิดขึ้นจากการสปัตเตอร์แบบสุญญากาศ ตามด้วยชั้นโลหะที่หนาขึ้นผ่านการชุบด้วยไฟฟ้า เพื่อให้ได้การเคลือบโลหะแบบ "ไม่มี-รูพรุน" ความแข็งแรงของพันธะเกิน 30 นิวตัน/มม.² และเข้ากันได้กับวัสดุเซรามิกอลูมินาเคลือบโลหะหลายประเภท

ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของอลูมินาเคลือบโลหะทำให้พวกเขาได้รับตำแหน่งที่โดดเด่นในการผลิตระดับไฮเอนด์-:

การนำความร้อนสูง:พื้นผิวอะลูมิเนียมไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนที่ 180-270 W/m·K ซึ่งเหนือกว่าพื้นผิวอลูมินาแบบดั้งเดิมอย่างมาก (20-30 W/m·K) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ RF ของสถานีฐาน 5G และโมดูล IGBT ของยานพาหนะพลังงานใหม่
ฉนวนกันความร้อนสูง:ด้วยความต้านทานของฉนวนที่เกิน 10¹²Ω ที่แรงดันไฟฟ้าสูงเกิน 1000V จึงเหมาะสำหรับอุปกรณ์ส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง- และระบบควบคุมอุปกรณ์การบิน ทนต่อสภาพแวดล้อมขั้นสุด: ทนทานต่อวงจรอุณหภูมิตั้งแต่ -196 องศาถึง 200 องศา โดยคงประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงในส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงของเครื่องยนต์เครื่องบินและอุปกรณ์สำรวจอวกาศห้วงลึก

สถานการณ์การใช้งานทั่วไป:
1. บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์: ทำหน้าที่เป็นตัวพาชิปและตัวระบายความร้อน ซึ่งรองรับการบูรณาการที่มีความหนาแน่นสูงของชิปกระบวนการขั้นสูง
2. พลังงานใหม่: สารตั้งต้นซิลิคอนไนไตรด์สำหรับโมดูล IGBT เป็นส่วนประกอบหลักของตัวควบคุมมอเตอร์รถยนต์พลังงานใหม่ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานของยานพาหนะ
3. การบินและอวกาศ: วัสดุบุห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์จรวดและโมดูลพลังงานดาวเทียมใช้ส่วนประกอบเซรามิกอลูมินาเพื่อให้ทนทานต่ออุณหภูมิและการสั่นสะเทือนที่รุนแรง
4. ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม: เซ็นเซอร์อุณหภูมิสูง-และส่วนประกอบเครื่องมือที่มีความแม่นยำต้องอาศัยความเสถียร

ในฐานะวัสดุหลักสำหรับ-การผลิตระดับไฮเอนด์เซรามิกเคลือบโลหะ' ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการยกระดับอุตสาหกรรมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาที่เป็นอิสระและมีการควบคุมของอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์ของจีน ด้วยความก้าวหน้าของการผลิตในประเทศและการขยายตัวของสถานการณ์การใช้งานอย่างต่อเนื่อง ภาคส่วนนี้คาดว่าจะประสบความสำเร็จแบบก้าวกระโดดจาก "ตามมา" ไปสู่ ​​"เคียงข้าง" และแม้แต่ "เป็นผู้นำ" ภายในทศวรรษหน้า