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Il processo di produzione di substrati ceramici ad alta conducibilità termica

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substrati ceramici

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I substrati ceramici utilizzati per i dispositivi ad alta potenza sono per lo più planari. Il processo di produzione dei substrati ceramici planari può essere suddiviso in due fasi: formatura e sinterizzazione. I processi di formatura più comuni e le loro caratteristiche sono illustrati nella Tabella 2. Tra questi, la pressatura a secco e la colata a nastro sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale di substrati ceramici. Il flusso del processo di pressatura a secco è mostrato nella Figura 2a, e l'applicazione della pressione e il tempo di mantenimento sono i parametri più importanti nel processo di pressatura a secco. La colata a nastro è considerata un processo economico, continuo e automatizzato per la produzione di substrati ceramici planari di grandi dimensioni e il suo processo è mostrato nella Figura 2b. La colata a nastro ha le caratteristiche di basso costo ed elevata efficienza nella preparazione di materiali e dispositivi multistrato ed è ampiamente utilizzata nella produzione di prodotti quali substrati ceramici cotti a bassa temperatura, condensatori e dispositivi ceramici dielettrici a microonde.

La sinterizzazione della ceramica è il processo di formazione di blocchi ceramici densi da polveri ceramiche ad alte temperature. I materiali ad alta conducibilità termica, come SiC, AlN e Si3N4, difficilmente possono essere sinterizzati in blocchi ceramici densi utilizzando polveri ceramiche pure, a causa dei loro legami covalenti particolarmente forti. Di solito, aggiungendo additivi a basso punto di fusione e mescolando per lo stampaggio e la successiva sinterizzazione, è possibile aumentare la densità del corpo sinterizzato. La sinterizzazione viene classificata in sinterizzazione in fase solida e sinterizzazione in fase liquida in base alla formazione di una fase liquida durante il processo di sinterizzazione. Entrambi i processi sono guidati dalla riduzione dell'energia superficiale totale. La sinterizzazione in fase solida è un metodo di densificazione della ceramica che non richiede la partecipazione di una fase liquida. Questo processo si realizza principalmente attraverso tre meccanismi: il trasporto del vapore, la diffusione del confine superficie-atomo-lattice-grano e la deformazione plastica guidata dalla migrazione delle dislocazioni. Questi meccanismi promuovono congiuntamente efficaci connessioni dense tra le particelle ceramiche all'interno della ceramica. La sinterizzazione in fase liquida è un processo di sinterizzazione in cui gli additivi si trasformano in uno stato liquido ad alte temperature, formando un sistema in cui le particelle solide e la fase liquida sono in equilibrio chimico. Con il progredire della sinterizzazione, si verificano contemporaneamente la crescita e la densificazione dei grani di ceramica. Se classificati in base al processo, i processi di sinterizzazione possono essere suddivisi in sinterizzazione senza pressione (PLS), sinterizzazione con pressione di gas (GPS), sinterizzazione con pressa a caldo (HPS), sinterizzazione con pressione isostatica a caldo (HIPS) e sinterizzazione con plasma a scintilla (SPS). Tra questi, SPS, HPS e HIPS non sono adatti alla produzione su larga scala di substrati ceramici a causa degli elevati requisiti di condizioni o dei processi complessi.

Conclusione

Il processo di produzione dei substrati ceramici è relativamente semplice, ma i requisiti per il controllo del processo e la stabilità del prodotto sono più elevati. Diversi produttori hanno standard di controllo differenti, quindi è necessario scegliere in base alle esigenze del cliente. Per ulteriori informazioni, contattateci [email protected]