Способ металлизации алюмонитридной керамики


 


Владельцы патента RU 2559160:

Закрытое акционерное общество "НПО "НИИТАЛ" (RU)

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для электронных приборов большой мощности. Сущность изобретения заключается в том, что перед операциями металлизации алюмонитридной керамики проводят предварительную термообработку керамики в перегретых парах воды при температуре в пределах 400-600°C с последующими процессами нанесения металлизационной пасты на поверхность керамики методом сеткографии и вжигания пасты. Изобретение позволяет создать высокопроизводительный способ металлизации алюмонитридной керамики с повышенной разрешающей способностью топологического рисунка металлизации. 1 табл.

 

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для изготовления электронных приборов большой мощности.

В настоящее время в электронной технике все большее применение находит высокотеплопроводная алюмонитридная (AlN) керамика. При этом особенное внимание уделяется решению вопросов, связанных с ее металлизацией.

Известен способ изготовления и металлизации пластин из AlN керамики (1), согласно которому слой меди наносят непосредственно на поверхность AlN керамики с помощью эвтектики оксид алюминия-медь. Однако данный процесс пригоден только для металлизации пластин с получением сплошного покрытия без формирования топологического рисунка металлизации. Для получения топологического рисунка металлизации необходимо проводить последующее фотолитографическое травление. Кроме того, изделия, получаемые таким способом, не допускают высокотемпературную пайку в среде водорода из-за восстановления адгезионного эвтектического слоя.

В известном способе металлизации (2) электропроводные элементы выполняют сеткографией в виде слоев из порошкообразных смесей тугоплавких металлов вольфрама, и/или молибдена, и/или никеля с керамической добавкой того же состава, что и керамика. Электропроводящие элементы при этом вжигают в алюмонитридную подложку совместно и одновременно с ее спеканием в защитной газовой атмосфере азота в смеси с водородом или без него при той же высокой температуре в диапазоне 1700…1900°C. Однако данный процесс пригоден только для металлизации сырых, не спеченных изделий и не предназначен для металлизации спеченных пластин, отшлифованных в размер.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание высокопроизводительного способа получения металлизированной пастой AlN керамики с повышенной разрешающей способностью топологического рисунка металлизации.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в способе металлизации алюмонитридной керамики методом сеткографии, включающем предварительную термообработку керамики, нанесение металлизационной пасты на поверхность керамики методом сеткографии и вжигание пасты, предварительную термообработку керамики проводят в перегретых парах воды при температуре в пределах 400…600°С.

В заявляемом способе металлизации алюмонитридной керамики методом сеткографии, включающем предварительную термообработку керамики с последующим вжиганием пасты, предварительную термообработку керамики проводят в перегретых парах воды в течение 30…80 минут при температуре 400…600°С.

Технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными, не выявлено, что позволяет сделать выводы о соответствии заявленного технического решения критерию новизны.

Повышенная разрешающая способность топологического рисунка металлизации получена благодаря предварительной термообработке керамики в перегретых парах воды в течение 30…80 минут при температуре 400…600°C. При этом на поверхности алюмонитридной керамики формируется слой гидрооксида алюминия Al(OH)3, имеющий пониженную плотность по сравнению со слоем оксида алюминия, в результате чего растекание пасты снижается.

Проведение процесса термообработки алюмонитридной керамики в указанном режиме менее чем за 30 минут не обеспечивает равномерное формирование по всей поверхности керамики слоя Al(OH)3, что приводит к ухудшению адгезии металлизации и к повышенному растеканию пасты на тех участках, где отсутствует слой Al(OH)3, а при увеличении времени процесса более чем 80 минут на поверхности керамики формируется рыхлый слой Al(OH)3, что приводит к снижению адгезии металлизации к керамике.

Тем самым, новая совокупность признаков позволяет сделать заключение о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Пример.

На двенадцати подложках размером 48×60 мм из алюмонитридной керамики провели термообработку в перегретом паре воды при различных температурах T и временных выдержках t. Затем на подложки наносили пасту на основе тугоплавких металлов через сеткотрафарет с топологическим рисунком, содержавшим маскирующие элементы размером 0,2 мм. Вжигание металлизации проводили при температуре 1380°C.

На полученных образцах были замерены величины прочности сцепления F металлизации с керамикой и электрического сопротивления R между изолированными друг от друга элементами металлизации зазорами, сформированными маскирующими элементами размером 0,2 мм. На подложках №№1-4, изготовленных с соблюдением режимов предварительной термообработки, соответствующих заявленному техническому решению, получены достаточно высокие значения прочности сцепления металлизации с керамикой и электрического сопротивления. На подложках №№5-12, изготовленных с режимами предварительной термообработки, не соответствующими заявленному техническому решению, получены недостаточно высокие значения прочности сцепления металлизации с керамикой и электрического сопротивления, либо прочности сцепления металлизации с керамикой. Результаты измерений приведены в таблице.

Источники информации

1. Патент США №5165983, кл. H05B 3/10, 24.11.1992 г.

2. Патент РФ №2154361, кл. H05B 3/10, Н01С 17/00, 10.08.2000 г.

Способ металлизации алюмонитридной керамики, включающей предварительную термообработку керамики, нанесение металлизационной пасты на поверхность керамики методом сеткографии и вжигание пасты, отличающийся тем, что предварительную термообработку керамики проводят в перегретых парах воды при температуре в пределах 400…600°C.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к монолитному керамическому телу с периферийной областью из смешанного оксида и металлической поверхностью и может быть использовано в качестве имплантата или защитного средства для людей, транспортных средств, зданий или космических аппаратов.

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов с карбидно-металлической матрицей, получаемых методом объемного металлирования. Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе матрицы из карбидов металлов включает изготовление заготовки из пористого углеродсодержащего материала с низкой плотностью и высокой открытой пористостью и ее металлирование паро-жидкофазным методом.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности металлизации алюмонитридной керамики с высокой теплопроводностью для электронных приборов с высокой рассеиваемой мощностью.

Изобретение относится к области получения материалов, пригодных для формирования высокотемпературных эрозионно-стойких защитных покрытий на особожаропрочные конструкционные материалы (углерод-углеродные и углерод-керамические композиционные материалы, графиты, сплавы на основе тугоплавких металлов), широко применяемые в авиакосмической, ракетной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов (КМ) с металлической и карбидно-металлической матрицами, а также из керметов. .

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий на керамические изделия и может применяться в электронной, электротехнической и радиотехнической промышленности.
Изобретение относится к металлокерамическому композиционному материалу и способу изготовления композиционного материала или детали из него и может быть использовано для получения тормозного диска, фрикционного элемента или элемента уплотнения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к изготовлению варистора. .
Изобретение относится к составам паст для металлизации керамики, используемой, например, в производстве электровакуумных приборов. .
Изобретение относится к области газофазной металлургии, в частности к получению композиционных металлокерамических материалов. .
Наверх