ما هو تعدين السيراميك؟

خاصة مع ظهور عصر الجيل الخامس، تتزايد قوة رقائق أشباه الموصلات باستمرار، ويصبح الاتجاه نحو التكامل الخفيف والعالي واضحًا بشكل متزايد. كما أصبحت أهمية قضية تبديد الحرارة أكثر بروزًا، مما يفرض بلا شك متطلبات أكثر صرامة لتغليف مواد تبديد الحرارة. من بينها، أداء تبديد الحرارة لمكون الحزمة الخزفية يجذب الانتباه بشكل خاص. إن كيفية القيام بعمل جيد في الإدارة الحرارية للرقائق ستكون مشكلة يجب أن تواجهها الصناعة لفترة طويلة.

في هيكل التعبئة والتغليف للمكونات الإلكترونية للطاقة، تعمل ركيزة التغليف كحلقة وصل رئيسية تربط الأجزاء العلوية والسفلية وتحافظ على توصيلية الدوائر الداخلية والخارجية. لديها وظائف مثل تبديد الحرارة والدعم الميكانيكي. يؤثر أداء مكون سيراميك الألومينا Relay بشكل مباشر على الأداء العام لركيزة التغليف، وقد حظي باهتمام متزايد من الشركات المصنعة.

يبدو أن السيراميك، باعتباره مادة غير عضوية وغير معدنية-، في وضع معاكس تمامًا للمعادن. ومع ذلك، فإن المزايا الخاصة بكل منهما بارزة جدًا لدرجة أن الناس بدأوا يفكرون في الجمع بين السيراميك والمعادن لعرض قوتهم الفردية وبالتالي تحسين أداء العلبة المصنوعة من السيراميك المعتمد على الألومينا بنسبة 95%. وهكذا ولدت هذه التكنولوجيا. على مر السنين، كان هذا الموضوع شائعًا دائمًا، وقد أجرى الباحثون في الداخل والخارج-أبحاثًا متعمقة حول هذا الموضوع.

تعد مزايا المواد الخزفية هي الأسباب الأساسية لاستخدامها في تصنيع سيراميك الألومينا المعدني للمكونات الكهربائية: فقدان الإشارة المنخفض - يؤدي ثابت العزل الكهربائي للمواد الخزفية نفسها إلى تقليل فقدان الإشارة. الموصلية الحرارية العالية - يتم توصيل الحرارة الموجودة على الرقاقة مباشرة إلى لوح السيراميك دون الحاجة إلى طبقة عازلة، مما يسمح بتبديد الحرارة بشكل أفضل. معامل التمدد الحراري الأكثر توافقًا - تكون معاملات التمدد الحراري للسيراميك والرقائق متقاربة، مما يمنع حدوث تشوه كبير ومشاكل مثل انفصال الأسلاك والإجهاد الداخلي عندما يكون هناك تغير جذري في درجة الحرارة. قوة ترابط عالية - تتمتع الطبقة المعدنية من لوحات الدوائر الخزفية بقوة ترابط عالية مع الركيزة الخزفية، تصل إلى حد أقصى يبلغ 45 ميجا باسكال (أكبر من قوة لوح السيراميك نفسه، الذي يبلغ سمكه 1 مم). درجة حرارة التشغيل العالية - يمكن للسيراميك أن يتحمل التقلبات الكبيرة في دورات درجة الحرارة، ويمكنه أيضًا العمل بشكل طبيعي عند درجات حرارة تصل إلى 500-600 درجة مئوية. عزل كهربائي عالي - المواد الخزفية نفسها هي مواد عازلة، قادرة على تحمل الفولتية العالية جدًا.

عند استخدام السيراميك في الدوائر، يجب أولاً أن يتم معدننته. تعد هذه أيضًا خطوة أساسية في إعداد الأنابيب العازلة الخزفية المعدنية (معدنة أجزاء السيراميك)، والتي تتضمن وضع طبقة معدنية رقيقة على سطح السيراميك ترتبط بقوة بالسيراميك ولا تذوب بسهولة. هذا الفيلم يجعل السيراميك موصلاً. ويتم بعد ذلك توصيله بأسلاك معدنية أو طبقات معدنية موصلة أخرى من خلال تقنيات اللحام لتشكيل وحدة واحدة.

ويمكن القول أن جودة هذه العملية ستؤثر بشكل مباشر على تأثير التغليف النهائي، وبالتالي تحديد الجودة وعمر الخدمة للسيراميك المعدني للمكونات الكهربائية.

تشتمل طرق التحضير الشائعة بشكل أساسي على طريقة Mo-Mn، وطريقة Mo-Mn المنشَّطة، وطريقة اللحام بالنحاس النشط، وطريقة طلاء النحاس المباشر (DBC)، وطريقة الرش المغنطروني. توفر هذه الطرق الدعم الفني للإنتاج الضخم لمكونات السيراميك الممعدنة عالية القوة.

1. طريقة مو-من:تعتمد طريقة Mo-Mn على صيغة تعدين تتكون أساسًا من مسحوق فلز مقاوم للحرارة Mo، بالإضافة إلى كمية صغيرة من نقطة -الانصهار- المنخفضة Mn. تتم إضافة مادة رابطة وتغليفها على سطح السيراميك Al₂O₃، ثم تلبيدها لتكوين طبقة معدنية. هذه إحدى الطرق شائعة الاستخدام لإعداد مكونات العبوة الخزفية في المرحلة المبكرة. يكمن عيب طريقة Mo-Mn التقليدية في درجة حرارة التلبيد العالية، والاستهلاك العالي للطاقة، وغياب المنشط في الصيغة، مما يؤدي إلى انخفاض قوة الختم.

2. طريقة Mo-Mn المفعلة:تعد طريقة Mo-Mn المنشَّطة عبارة عن تحسين يعتمد على طريقة Mo-Mn التقليدية. الاتجاهات الرئيسية للتحسين هي: إضافة المنشطات واستبدال المسحوق المعدني بأكاسيد أو أملاح الموليبدينوم والمنغنيز. يهدف هذان النوعان من طرق التحسين إلى تقليل درجة حرارة المعدنة، وبالتالي تعزيز كفاءة إنتاج مكونات السيراميك الممعدنة. عيب طريقة Mo-Mn المنشط هو عمليتها المعقدة وتكلفتها العالية. ومع ذلك، فهو يتمتع بتأثير ربط قوي ويمكنه تحسين قابلية التبلل بشكل كبير، لذا فهو يظل أول عملية تم اختراعها وتطبيقها على نطاق واسع في تكنولوجيا ربط المعادن الخزفية-.

3. طريقة لحام المعادن النشطة:تعد طريقة اللحام بالنحاس المعدني النشط إحدى عمليات ختم المعادن-السيراميكية الأخرى المستخدمة على نطاق واسع. لقد تم تطويرها بعد 10 سنوات من طريقة Mo-Mn. ما يميزها هو أنها تحتوي على عدد أقل من العمليات. يمكن إكمال ختم السيراميك والمعدن في عملية تسخين واحدة، وهي مناسبة لتبسيط عملية إنتاج مكونات سيراميك الألومينا. تحتوي سبيكة اللحام على عناصر نشطة مثل Ti وZr وHf وTa. تتفاعل العناصر النشطة المضافة مع Al₂O₃، وتشكل طبقة تفاعل ذات خصائص معدنية في الواجهة. يمكن أن تتكيف هذه الطريقة بسهولة مع الإنتاج واسع النطاق-كما أنها بسيطة واقتصادية نسبيًا مقارنة بعملية Mo-Mn.

يكمن عيب طريقة لحام المعادن النشطة في حقيقة أن مادة اللحام النشطة تقتصر على نوع واحد، مما يحد من تطبيقها إلى حد معين. علاوة على ذلك، فهي غير مناسبة للإنتاج المستمر ولا تنطبق إلا على إنتاج -القطعة الكبيرة أو قطعة واحدة- أو إنتاج الدفعة الصغيرة -من سيراميك الألومينا المعدني للمكونات الكهربائية.

كنوع جديد من المواد، فإنه يمتلك العديد من المزايا الفريدة. في المستقبل القريب، من المؤكد أن المواد المعدنية الخزفية سوف تتألق بشكل مشرق وتضخ حيوية جديدة في تطوير الأنابيب العازلة الخزفية المعدنية وأجزاء السيراميك المعدنية.

كنوع جديد من المواد، فإنه يمتلك العديد من المزايا الفريدة. في المستقبل القريب، من المؤكد أن المواد الخزفية المعدنية سوف تتألق بشكل مشرق. ملكنامكون حزمة السيراميكتم تطويره بدقة استنادًا إلى التكنولوجيا الأساسية الناضجة، التي تتميز بموصلية حرارية عالية، وفقدان منخفض للاتصالات، وقوة ربط عالية، وما إلى ذلك. وهي مناسبة لسيناريوهات متعددة مثل تغليف شرائح 5G ومكونات الطاقة الإلكترونية، ويمكن أن تلبي بدقة متطلبات الإدارة الحرارية للرقائق والتعبئة المتكاملة - العالية. فهو يتمتع بأداء مستقر ومتوافق مع الإنتاج الصناعي-الواسع النطاق.

يتميز السيراميك المعدني للمكونات الكهربائية بجودة موثوقة ومواصفات كاملة. يمكننا تخصيص خطة التكيف وفقًا لاحتياجاتك المحددة. نحن ندعو جميع العملاء بصدق للاستفسار عن تفاصيل المنتج والتفاوض بشأن التعاون وتقديم الطلبات في أي وقت. سوف نقدم لك منتجات عالية الجودة-ودعمًا احترافيًا للخدمات.