Connaissance professionnelle détaillée de l'industrie de la métallisation céramique

 

La métallisation céramique est une technologie spéciale de traitement de surface qui forme un film métallique dense sur la surface d'un substrat céramique pour rendre la céramique soudable et conductrice, réalisant ainsi une connexion fiable entre la céramique et les matériaux métalliques. L’essence de cette technologie est de créer une couche intermédiaire de transition à la surface de la céramique, chimiquement stable et difficile à mouiller par la soudure. Cette couche intermédiaire peut non seulement réagir chimiquement avec la matrice céramique pour former une liaison solide, mais également former un bon mouillage et une bonne diffusion avec la soudure métallique, réalisant ainsi une étanchéité hermétique ou une interconnexion électrique entre des matériaux différents. Dans le domaine du boîtier de semi-conducteurs de puissance, le boîtier en céramique métallisée pour semi-conducteurs de puissance est un composant clé des modules IGBT, des boîtiers MOSFET et des boîtiers de thyristors. Ces produits utilisent un processus de métallisation pour former une couche métallique soudable dans des zones spécifiques du boîtier en céramique pour un assemblage par soudure avec des substrats, des grilles de connexion ou des bornes en cuivre, tandis que le corps en céramique fournit une isolation électrique et des canaux à haute conductivité thermique. Tubes isolants en céramique métallisée La pièce en céramique métallisée fait référence aux tubes isolants en céramique métallisée et aux pièces en céramique métallisées, qui sont largement utilisées dans les relais haute tension -, les ampoules à vide, les appareils à vide électriques, les tubes à rayons X - et d'autres domaines.

 

La couche métallisée est généralement située sur la face d'extrémité du tube en céramique ou dans des zones spécifiques sur les surfaces intérieures et extérieures et est utilisée pour le soudage et le scellement avec des brides métalliques ou des fils d'électrode. Céramique métallisée pour composants électriques est un terme général désignant les céramiques métallisées pour composants électriques, couvrant une variété de scénarios d'application allant des contacteurs haute -tension aux commutateurs électriques basse-tension. Les composants en céramique métallisés à haute résistance-sont des composants en céramique métallisés à haute résistance-qui mettent l'accent sur la force de liaison entre la couche métallisée et la matrice céramique, généralement en utilisant la méthode au molybdène-manganèse ou la méthode de brasage au métal actif pour permettre à la couche métallisée de résister aux charges de traction ou de cisaillement sans se décoller. Le boîtier en céramique du contacteur HVDC est une cavité céramique pour contacteur DC haute tension. Il s'agit d'une application typique des céramiques métallisées dans le domaine de la protection CC haute tension - des nouvelles énergies. Sa couche métallisée est utilisée pour une connexion fiable avec le système de contact métallique et le couvercle d'étanchéité. Dans le même temps, l'intérieur de la cavité céramique doit résister à la combustion à long terme des arcs CC. Les céramiques métallisées de précision, ou céramiques métallisées de précision, représentent les normes les plus élevées de l'industrie en matière de tolérance dimensionnelle, de précision de position des couches métallisées et de qualité de surface. Ils sont généralement utilisés dans les domaines de l'aérospatiale, des équipements médicaux et du contrôle industriel haut de gamme.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le processus de fabrication de métallisation céramique est un système technique impliquant de multiples maillons de contrôle de précision. La description suivante prend la métallisation au molybdène-manganèse des céramiques d'alumine comme flux de processus typique. Étape 1 : Préparation de la matrice céramique – Mélangez la poudre d'alumine avec des additifs tels que des liants, des plastifiants et des dispersants pour former une suspension et obtenez un corps vert de la forme souhaitée par moulage en bande, pressage à sec ou pressage isostatique. Le moulage en bande convient à la production de substrats céramiques minces de grande-taille, le pressage à sec convient aux pièces à parois épaisses-de petite et moyenne taille-et le pressage isostatique convient aux pièces en céramique tubulaires ou de forme spéciale-. Le corps vert est séché et dégommé (chauffé lentement à 400 -600 degrés pour éliminer la matière organique), puis fritté dans un four à haute température (les céramiques d'alumine sont d'environ 1 600 à 1 700 degrés) pour obtenir une matrice céramique dense. La matrice céramique frittée doit être rectifiée en surface ou traitée en périphérie pour répondre aux exigences de tolérance dimensionnelle.

Étape 2 : Préparation de la bouillie métallisée – Pesez la poudre de molybdène, la poudre de manganèse et les additifs (tels que la silice, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de magnésium et d'autres fondants) selon la formule, mélangez-les, ajoutez des supports organiques (terpinéol, éthylcellulose, etc.) et broyez pour obtenir une bouillie pâteuse avec une viscosité appropriée. La teneur en matières solides, la taille des particules et les propriétés rhéologiques de la suspension affectent directement l'épaisseur, la densité et le retrait de frittage de la couche de métallisation. Étape 3 : Revêtement de la couche de métallisation – Appliquer la pâte de métallisation sur la zone prédéterminée du substrat céramique par sérigraphie, pulvérisation, trempage ou brossage. Pour les boîtiers en céramique métallisés pour semi-conducteurs de puissance, la sérigraphie est souvent utilisée pour obtenir un contrôle précis de la forme et de la position des zones métallisées. Pour les tubes isolants en céramique métallisés métallisant des pièces en céramique, la métallisation des parois intérieures ou extérieures des pièces tubulaires utilise généralement des procédés de revêtement par trempage ou de pulvérisation, combinés à un outillage de protection spécial. Les pièces revêtues doivent être séchées dans un four (environ 100-150 degrés) pour volatiliser le support organique.

 

Étape 4 : Frittage de métallisation primaire – Placez les pièces en céramique revêtues et séchées dans un four à atmosphère protectrice à hydrogène-pour un frittage à haute-température. La température de frittage est généralement comprise entre 1 300-1 500 degrés (selon la formule) et le temps de maintien est d'environ 30-60 minutes. Au cours du processus de frittage, la poudre de molybdène-manganèse subit une densification par frittage, et en même temps, la phase vitreuse migre de la couche de molybdène-manganèse vers l'interface céramique et réagit avec l'alumine dans la céramique pour former une phase intermédiaire de transition. La fonction d’une atmosphère d’hydrogène est de réduire le film d’oxyde à la surface de la poudre métallique et de favoriser l’activité de frittage. Après frittage, la couche de métallisation forme une forte liaison chimique avec la matrice céramique. Étape 5 : Nickelage. Le nickelage autocatalytique ou la galvanoplastie du nickel est réalisé sur la surface de la couche de molybdène-manganèse après métallisation primaire et frittage. Le nickelage a deux objectifs : l'un est de protéger la couche de molybdène-manganèse de l'oxydation et l'autre est de fournir une surface soudable (la mouillabilité de la soudure au nickel est meilleure que celle de la couche de molybdène-manganèse). L'épaisseur de la couche de nickelage est généralement contrôlée entre 2 et 8 microns. S'il est trop fin, le revêtement peut être dissous par la soudure lors du soudage. S'il est trop épais, cela peut être dû à un stress interne.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La qualité des produits céramiques métallisés se reflète souvent dans des détails microscopiques observables à l’œil nu ou perçus grâce à de simples tests. Le premier est la continuité et la force d'adhésion de la couche de métallisation - placez le boîtier en céramique métallisée pour semi-conducteurs de puissance sous un bon éclairage et observez-le. Une couche de métallisation de haute-qualité doit avoir un éclat métallique uniforme, des bords clairs et nets, et aucun pelage visible ou autre défaut. Utilisez du ruban adhésif 3M pour le coller sur la surface de la couche métallisée et décollez-le rapidement. Aucune particule métallique ne doit rester coincée. Le second est la précision du positionnement de la zone métallisée. Pour les pièces tubulaires telles que les tubes isolants en céramique métallisés, l'uniformité de la largeur et la concentricité de l'anneau métallisé de la face d'extrémité -déterminent directement la fiabilité de l'étanchéité lors du soudage à la bride métallique. Un écart excessif peut entraîner une défaillance locale de la soudure ou un débordement de soudure. Le troisième détail est la qualité de la couche de nickelage - une couche de nickelage qualifiée doit être dans un état uniforme mat ou semi-brillant, sans différence de couleur évidente, sans trous d'épingle ou cloques. Pour le boîtier en céramique du contacteur HVDC, plongez la cavité en céramique nickelée-dans un flux standard.

 

Après l'avoir retiré, observez que la surface métallisée doit être complètement recouverte de flux et qu'il n'y a pas de zone de rejet de soudure-, ce qui reflète directement la soudabilité des soudures ultérieures. Le quatrième détail est l'état de la matrice céramique après le frittage - la métallisation et le frittage subissent des cycles de température élevés-supérieurs à 1300 degrés, et la qualité instable de la matrice céramique peut provoquer des micro-fissures ou des déformations. Placez la céramique métallisée de précision à plat sur une plate-forme en marbre et utilisez une jauge d'épaisseur pour vérifier la planéité ; pour les pièces tubulaires, vérifier le parallélisme des deux faces d'extrémité. Le dernier détail qui est facilement négligé est la structure en coupe transversale-de la couche de métallisation - observez la section transversale-de la couche de métallisation à travers un microscope métallographique. La couche de métallisation d'un produit de haute-qualité doit être dense et sans trous traversants-, et l'interface avec le substrat céramique doit présenter une forme de canine-entrecroisée plutôt qu'un espace droit. Notre société effectue des inspections élément-par-éléments des détails ci-dessus pour chaque lot de produits métallisés en céramique et conserve des photos métallographiques et des enregistrements de tests de soudabilité pour garantir que chaque produit livré répond aux exigences de qualité au niveau de l'ingénierie-.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les industries d'application des produits de métallisation céramique couvrent un large éventail de domaines allant de l'électronique de puissance aux nouvelles énergies, de l'aérospatiale aux dispositifs médicaux. Dans l'industrie des semi-conducteurs de puissance, le boîtier en céramique métallisée pour semi-conducteurs de puissance est un composant essentiel des modules IGBT, des MOSFET et des boîtiers de diodes. Les modules IGBT sont largement utilisés dans les convertisseurs de fréquence, les machines à souder électriques, le chauffage par induction et les systèmes de traction ferroviaire. Leurs coques en céramique doivent répondre aux exigences complètes d'isolation haute -tension (valeur typique 1 200 V-6 500 V), de conductivité thermique et de dissipation thermique élevées, ainsi que de fiabilité du cycle thermique à long-terme. Dans le domaine de la transmission et de la distribution d'énergie, le boîtier en céramique des contacteurs HVDC est utilisé dans les installations de recharge de véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque et les armoires de distribution CC. Les contacteurs CC haute tension - doivent couper de manière fiable le courant de défaut dans des conditions CC. La qualité de métallisation de la cavité céramique détermine directement les performances d’étanchéité à l’air et d’extinction d’arc du contacteur. Dans le domaine des appareils électriques à vide, les tubes isolants en céramique métallisés métallisant la pièce en céramique sont utilisés dans les extincteurs à arc sous vide (composants centraux des disjoncteurs moyenne et haute tension), les tubes à ondes progressives, les magnétrons et les tubes à rayons X.

 

Les pièces en céramique métallisées doivent maintenir une étanchéité à l'air à long terme-dans des environnements sous vide poussé. La porosité de la couche métallisée et l’étanchéité à l’air du soudage sont des indicateurs clés de qualité. Dans les domaines aérospatial et militaire, les composants en céramique métallisée à haute résistance sont utilisés dans les boîtiers des autodirecteurs de missiles, les substrats des transpondeurs de satellite et les emballages des capteurs de moteurs d'avion. Il existe des exigences extrêmement élevées en matière de résistance aux températures élevées, de résistance aux chocs et de fiabilité à long terme. Dans les domaines du contrôle industriel et de l'électricité générale, les céramiques métallisées pour composants électriques couvrent les appareils électriques basse -tension (tels que les contacteurs, les relais, les thermostats), les interrupteurs haute tension-, les démarreurs de lampes à décharge et les bougies d'allumage. Dans le domaine des équipements médicaux, la céramique métallisée de précision est utilisée dans les connecteurs d'alimentation des dispositifs médicaux implantables (tels que les stimulateurs cardiaques, les neurostimulateurs), les détecteurs CT et les instruments chirurgicaux laser, qui nécessitent que la couche de métallisation soit biocompatible et puisse passer des tests de stérilisation stricts.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nous fournissonsCéramique métallisée à l'alumineService à guichet unique : moulage de céramique, meulage de précision, méthode molybdène-manganèse/métallisation AMB, nickelage jusqu'à l'assemblage par soudage. L'équipe d'ingénierie peut rapidement terminer la conception du plan de processus en fonction de votre niveau de tension, de vos exigences d'étanchéité à l'air et des paramètres de l'interface de soudage. Bienvenue à soumettre des dessins ou des spécifications techniques pour l’évaluation du processus et l’amarrage des échantillons.