セラミックメタライゼーション技術：アルミナセラミックシェルの原理、プロセス、産業応用

現代の精密工学や高性能エレクトロニクスでは、セラミックは無機非金属材料として分類されることが多く、-物理化学的特性が金属とは大きく異なります。しかし、それぞれに明確な利点があるため、工学界はセラミックの絶縁性と高温耐性と、金属の導電性と溶接性を完全に組み合わせることができる技術を緊急に必要としています。{3}}このニーズからセラミックメタライゼーション技術が生まれ、セラミック表面に堅牢な金属層を形成することで、電気的、熱的、機械的特性の点で 2 つの異なる材料を確実に接続するという課題を解決します。信頼性の高いアルミナセラミックシェルの製造において、この技術は複雑な機能を実現するための重要な架け橋となっています。

セラミックメタライゼーションのメカニズムは非常に複雑で、複数の化学反応と物理反応、材料の塑性流動、粒子の再配列が関与します。焼結中、金属化層内の酸化物と非金属酸化物はさまざまな化学反応と拡散移動を受けます。-温度が上昇すると、これらの物質は反応して中間化合物を形成し、共通の融点に達すると液相を形成します。この時点で、液体ガラス相は粘性になり、塑性流動を起こし、毛細管現象により粒子の再配列が促進されます。表面エネルギーによって原子または分子が拡散および移動し、粒子の成長が促進され、徐々に細孔が減少および除去され、最終的にはメタライズ層の緻密化が達成されます。この正確なプロセスは、高品質のメタライズド 95% アルミニウム セラミック部品を製造するための中核基盤です。{6}}

高品質のメタライゼーション接合を実現するには、厳密で正確なプロセス フローに従う必要があります。{0}最初のステップは基板の前処理で、通常はダイヤモンド研磨ペーストを使用して無加圧焼結セラミックを光学的に滑らかになるまで研磨し、表面粗さが 1.6 マイクロメートル以下になるようにします。次に、基板をアセトンとアルコールに浸漬し、室温で 20 分間超音波洗浄して、表面の不純物を徹底的に除去します。このステップは、後続のメタライゼーションを備えたアルミナ セラミック Al2O3 部品の表面メタライゼーション層の密着性を確保するために重要です。わずかな汚れでも接着不良を引き起こす可能性があります。

2 番目のステップは、金属化ペーストの準備です。技術者は、特定の金属化配合に従って原材料を正確に計量し、一定時間ボールミル粉砕した後、特定の粘度の金属化ペーストを調製する必要があります。 3番目のステップはコーティングと乾燥で、スクリーン印刷技術を使用してペーストをセラミック基板上に均一にコーティングします。ペーストの厚さは厳密に制御する必要があります。薄すぎると、はんだがメタライゼーション層に容易に流れ込み、厚すぎると、コンポーネントの移行が妨げられます。サイジング後の基板はオーブンで乾燥する必要があります。これは、高性能リレー セラミック部品やその他の精密部品の準備において重要なステップです。{4}

4 番目のステップは熱処理で、乾燥した基板を還元雰囲気に置いて高温焼結し、セラミック表面に緻密なメタライゼーション層を形成します。{0}この一連の厳格なプロセスを経て、セラミック基板の表面は金属にろう付けまたは溶接できる能力を獲得します。得られた金属化セラミックアルミナ絶縁体は、セラミック本体の優れた電気絶縁特性を維持するだけでなく、金属表面の良好な導電性とシール特性も実現し、過酷な作業環境の厳しい要件を満たすことができます。

新エネルギー、5G 通信、航空宇宙などの戦略的産業の急速な発展に伴い、高信頼性メタライズド セラミックに対する市場の需要は成長し続けています。-高電圧 DC リレーの金属化溶接セラミック ハウジングに使用される場合でも、パワー モジュールの主要な絶縁部品として使用される場合でも、セラミック メタライゼーション技術はかけがえのない役割を果たします。特に DC リレー要素の製造において、この技術は、高電圧、高温サイクル下でのコンポーネントの長期安定した動作を保証し、材料科学とプロセス エンジニアリングの深い統合を実証しています。-