Metalizirana varjena keramična ohišja zahtevajo natančen inženiring za spajanje visoko{0}}dielektrične keramike s prevodnimi kovinami, ki tvorijo strukturno jedro EV visokonapetostnih enosmernih kontaktorjev in letalskih napajalnih sistemov. Z uporabo naprednih tehnik vakuumskega spajkanja in aktivnega kovinskega spajkanja (AMB) proizvajalci dosežejo hermetična tesnila s strižno trdnostjo, ki presega 120 MPa, kar zagotavlja toplotno in električno stabilnost pri ekstremnih delovnih obremenitvah.
Zakaj je keramična metalizacija zasnovana za močnostno elektroniko
Surova inženirska keramika, kot sta Al₂O₃ in AlN, ponuja izjemno električno izolacijo in visoke prebojne napetosti, vendar njihova inherentna krhkost in ničelna električna prevodnost preprečujeta neposredno sestavljanje s kovinskimi komponentami. Metalizacija nanese enoten, tesno sprijet kovinski film na keramično podlago, ki premosti fizično vrzel med različnimi materiali.
| Lastnost/parameter | Nepredelana keramika (Al₂O₃) | Metalizirana keramična podlaga |
|---|---|---|
| Volumski upor | >10¹⁴ Ω·cm | Spremenljivka na vmesniku |
| Toplotna prevodnost | 25 - 30 W/m·K | Izboljšano odvajanje toplote |
| Trdnost na lupljenje/strig | N/A | Večji ali enak 120 MPa |
| Stopnja hermetičnega puščanja | Odvisno od telesa | < 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s |
Mehanika tehnologije spajkanja za DC relejne elemente iz metalizirane keramike
Trdo spajkanje deluje bistveno drugače od talilnega varjenja z uporabo dodajne kovine s temperaturo likvidusa nad 450 stopinj, vendar strogo pod temperaturo solidusa osnovnih materialov. Kapilarno delovanje potegne staljeno polnilno zlitino v ozke mikroskopske razmake (0,02 mm - 0.05 mm), kar ustvari neprekinjen spoj-razdeljene napetosti, ne da bi se stopile osnovne keramične ali kovinske komponente.
Dvojni načini delovanja pri spajanju keramike
Način 1:Tradicionalno spajkanje pred-metalizirane keramike
V običajnih sklopih je precizna metalizirana keramika predhodno metalizirana z metodami tankega-sloja (kot je magnetronsko razprševanje) ali metod z debelim-slojem (kot je postopek z molibden-manganom/Mo-Mn).
- Priprava vmesnika:Keramična površina prejme žgano plast Mo-Mn, ki ji sledi galvanizirana plast niklja (večja ali enaka 3 μm), ki deluje kot vlažilna osnova.
- Uporaba polnila:Ag-Cu osnovne zlitine za polnjenje (npr. Ag72Cu28) so nameščene med keramiko, prevlečeno z nikljem, in bakreno ali kovarsko okovje.
- Toplotni cikel:Predelava poteka v kontrolirani vakuumski peči (10⁻³ Pa) pri temperaturah od 780 stopinj do 850 stopinj.
način 2:Aktivno spajkanje kovin (AMB) kot integrirana rešitev
Aktivno spajkanje kovin odpravlja potrebo po ločenih korakih pred-metalizacije z vnosom aktivnih reaktivnih elementov neposredno v zlitino polnila.
- Sestava zlitine:Srebro-bakrova dodajna kovina je legirana z aktivnimi prehodnimi elementi, najpogosteje titanom (Ti) z 2 % do 4 %.
- Reakcijski mehanizem:Med-visokotemperaturnim vakuumskim segrevanjem se atomi titana ločijo na keramični vmesnik in kemično reagirajo z Al₂O₃ ali AlN, da tvorijo neprekinjeno plast titanovega reakcijskega produkta.
- Prednost delovanja:To monolitno reakcijsko območje zagotavlja izjemno odpornost na toplotne udarce, zaradi česar je AMB nepogrešljiv za visoko-napajalno izolirane-module bipolarnih tranzistorjev (IGBT) in visoko-frekvenčne substrate EV pretvornikov.
Posvetujte se z našimi inženirji elektrotehnike še danes
Zakaj trdo spajkanje ostaja nenadomestljivo pri -komponentah metalizirane keramike visoke trdnosti
Celovitost mehanskega sklepa:Nadzorovano kapilarno polnjenje enakomerno porazdeli mehanske obremenitve po območju sklepa, kar preprečuje koncentracije napetosti, ki povzročajo mikro-zlome med toplotnim ciklom (-55 stopinj do +150 stopinj po IEC 60068-2-14).
Toplotna in električna kontinuiteta:Spajkalni spoji iz -srebra-bakra visoke-čistosti ohranjajo nizek električni kontaktni upor (manj kot ali enak 0,1 mΩ) in učinkovite toplotne poti za odvajanje toplote.
Hermetično tesnjenje:Spajkani keramični in kovinski spoji dosegajo stopnje puščanja helija pod 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s, kar ščiti občutljive notranje komponente pred vlago, oksidacijo in vdorom delcev v skladu z ocenami IP67/IP69K.
Dimenzijska natančnost:Temperature obdelave pod osnovnimi tališči omejujejo toplotno popačenje, pri čemer so tolerance dimenzij znotraj ±0,02 mm.
Ekosistem industrijske uporabe keramičnega ohišja iz aluminijevega oksida EV
Nova energetska vozila (EV/HVDC):Visoko{0}}napetostne obločne komore kontaktorjev DC, keramična ohišja stikal in podlage-napajalnih modulov za hitro polnjenje, ki delujejo do 1000 V DC.
Letalstvo in obramba:Satelitske komponente za distribucijo električne energije, radarske vakuumske cevi in hermetični dovajalniki, ki zahtevajo izjemno odpornost na vibracije in toplotne udarce.
močnostni polprevodniki:Direct Bonded Copper (DBC) in AMB keramični substrati za pretvornike vetrnih turbin in industrijske motorne pogone.
kontaktirajte nas
Za nujne projekte iz keramike-v-kovinoMetalizirano varjeno keramično ohišje, pošljite risbo in zahteve glede materiala zdaj, da lahko tovarniška inženirska ekipa pregleda izvedljivost trdo spajkanja, orodje, inšpekcijo in proizvodno zmogljivost, preden to vpliva na vaš razpored nabave.
