บทบาทสำคัญและการควบคุมกระบวนการของเทคโนโลยีเซรามิกเคลือบโลหะที่มีความแม่นยำในบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ไฟฟ้า

ในการใช้งานจริง ส่วนประกอบเซรามิกที่เคลือบโลหะมักต้องมีการสร้างชั้นโลหะบนพื้นผิวเซรามิกที่ยึดติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนา ชั้นโลหะนี้ไม่เพียงแต่ต้องมีการนำไฟฟ้าที่ดีเท่านั้น แต่ยังต้องคงความเสถียรในระหว่างกระบวนการเชื่อมในภายหลัง เพื่อป้องกันการหลุดล่อนหรือความล้มเหลว ดังนั้นแกนกลางของเซรามิกเคลือบโลหะจึงอยู่ที่ความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวและความหนาแน่นของชั้นโลหะ กระบวนการทั่วไปประกอบด้วยวิธีโมลิบดีนัม-แมงกานีส และวิธีโลหะแอคทีฟ ซึ่งใช้-การเผาผนึกที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ผงโลหะกระจายและยึดติดกับเมทริกซ์เซรามิก จึงสร้างชั้นทรานซิชันที่เสถียร

อย่างไรก็ตาม การเชื่อมระหว่างเซรามิก-กับ-โลหะไม่ใช่กระบวนการง่ายๆ ในการเรียงซ้อนวัสดุ โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับวัสดุศาสตร์ อุณหพลศาสตร์ และวิศวกรรมส่วนต่อประสาน ประการแรก ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างเซรามิกและโลหะเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการแตกร้าวบนพื้นผิว ในระหว่างการทำความร้อนและความเย็น การหดตัวและการขยายตัวของวัสดุทั้งสองจะไม่พร้อมกัน ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนอย่างมีนัยสำคัญที่ส่วนต่อประสาน ดังนั้น เมื่อออกแบบกระบวนการเซรามิกเคลือบโลหะ จึงมักจะจำเป็นต้องแนะนำชั้นทรานซิชันระดับกลาง หรือเลือกวัสดุโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การจับคู่ที่ใกล้เคียงกันมากขึ้น เพื่อบรรเทาปัญหาความเข้มข้นของความเครียด

ประการที่สอง วัสดุเซรามิกเองก็มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก ทำให้การเชื่อมโดยตรงโดยใช้วิธีเชื่อมแบบเดิมๆ เป็นไปไม่ได้ ดังนั้น ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าจะต้องถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวก่อนผ่านการทำให้เป็นโลหะ ก่อนที่จะสามารถเชื่อมหรือบัดกรีในภายหลังได้ นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลหลักว่าทำไมเซรามิกเคลือบอลูมินาจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ เซรามิกยังค่อนข้างเปราะและมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างจำกัด ในระหว่างกระบวนการเชื่อม จำเป็นต้องมีการควบคุมการไล่ระดับอุณหภูมิและอัตราการเย็นตัวอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวหรือความเสียหายทางโครงสร้าง

จากมุมมองของการควบคุมกระบวนการ ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพการเคลือบโลหะส่วนใหญ่ได้แก่ สูตรการผสมโลหะ อุณหภูมิในการเผาผนึกและเวลาในการจับยึด และโครงสร้างจุลภาคของชั้นโลหะ การออกแบบการกำหนดสูตรที่เหมาะสมเป็นรากฐานในการบรรลุส่วนประกอบเซรามิกเคลือบโลหะที่มีความแข็งแรงสูง- สัดส่วนของผงโลหะและสารเติมแต่งที่แตกต่างกันส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงในการยึดเกาะขั้นสุดท้ายและค่าการนำไฟฟ้า โดยทั่วไปอุณหภูมิการเผาผนึกจะแบ่งออกเป็นช่วงอุณหภูมิต่ำ ปานกลาง สูง และสูงเป็นพิเศษ- อุณหภูมิที่ต่ำเกินไปจะส่งผลให้อนุภาคโลหะแพร่กระจายไม่เพียงพอ ในขณะที่อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจทำให้ชั้นโลหะเกิดการเปราะหรือหลุดออก ดังนั้นการควบคุมเส้นโค้งการเผาผนึกที่แม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการได้รับประสิทธิภาพที่มั่นคง

ในส่วนของโครงสร้างจุลภาคนั้น ชั้นเคลือบโลหะคุณภาพสูง-ควรมีโครงสร้างจุลภาคที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ โดยมีการเปลี่ยนผ่านระหว่างส่วนต่อประสานที่ราบรื่นและไม่มีระยะที่เปราะอย่างเห็นได้ชัด โครงสร้างนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการเชื่อม แต่ยังยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยืดอายุการใช้งานโดยรวมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในส่วนประกอบเซรามิกอะลูมินาเคลือบโลหะที่มีความแม่นยำ การปรับการกระจายขนาดอนุภาคผงและกระบวนการเผาผนึกให้เหมาะสมจะสร้างเครือข่ายสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นอย่างต่อเนื่องในชั้นโลหะ ซึ่งตอบสนองความต้องการของการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง-

นอกจากนี้ พารามิเตอร์กระบวนการ เช่น ขนาดอนุภาคของผง วิธีการเคลือบ และความหนาของการเคลือบ ยังส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพขั้นสุดท้ายอีกด้วย ผงที่ละเอียดเกินไปมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อน ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการเคลือบ ผงที่หยาบเกินไปต้องใช้อุณหภูมิการเผาผนึกที่สูงขึ้น ทำให้ควบคุมหน้าต่างกระบวนการได้ยาก ดังนั้นในการผลิตชิ้นส่วนโลหะเซรามิกขั้นสูงที่มีความบริสุทธิ์สูงของอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องมีการตรวจสอบกระบวนการอย่างเข้มงวดและการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอและความเสถียรของการตัดเฉือนที่แม่นยำสำหรับชิ้นส่วนเซรามิกอลูมินาแต่ละชุด