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Processus de fabrication de substrats céramiques à haute conductivité thermique

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substrats céramiques

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Les substrats céramiques utilisés pour les dispositifs de haute puissance sont généralement planaires. Le processus de fabrication des substrats céramiques planaires peut être divisé en deux étapes : le formage et le frittage. Les procédés de formage courants et leurs caractéristiques dans les rapports sont présentés dans le tableau 2. Parmi eux, le pressage à sec et le moulage en bande sont largement utilisés dans la production industrielle de substrats céramiques. Le processus de pressage à sec est illustré à la figure 2a, et l'application de la pression et le temps de maintien sont les paramètres les plus importants du processus de pressage à sec. Le moulage sur bande est considéré comme un procédé économique, continu et automatisé pour la fabrication de substrats céramiques plans de grande taille, et son processus est illustré à la figure 2b. Le coulage de bandes présente les caractéristiques d'un faible coût et d'une grande efficacité dans la préparation de matériaux et de dispositifs multicouches, et il est largement utilisé dans la fabrication d'articles tels que les substrats céramiques co-cuits à basse température, les condensateurs et les dispositifs céramiques diélectriques à micro-ondes.

Le frittage des céramiques est le processus de formation de blocs céramiques denses à partir de poudres céramiques à des températures élevées. Les matériaux à haute conductivité thermique tels que le SiC, l'AlN et le Si3N4 sont difficiles à fritter en blocs céramiques denses à l'aide de poudres céramiques pures en raison de leurs liaisons covalentes particulièrement fortes. En général, l'ajout d'additifs à bas point de fusion et le mélange pour le moulage, puis le frittage, permettent d'augmenter la densité du corps fritté. Le frittage est classé en frittage en phase solide et en frittage en phase liquide, selon qu'une phase liquide se forme ou non au cours du processus de frittage. Les deux processus sont motivés par la réduction de l'énergie de surface totale. Le frittage en phase solide est une méthode de densification de la céramique qui ne nécessite pas la participation d'une phase liquide. Ce processus s'appuie principalement sur trois mécanismes : le transport de la vapeur, la diffusion entre la surface et le réseau de grains et la déformation plastique entraînée par la migration des dislocations. Ces mécanismes favorisent conjointement des connexions denses et efficaces entre les particules de céramique à l'intérieur de la céramique. Le frittage en phase liquide est un processus de frittage dans lequel les additifs se transforment en un état liquide à des températures élevées, formant un système où les particules solides et la phase liquide sont en équilibre chimique. Au fur et à mesure que le frittage progresse, la croissance et la densification des grains de céramique se produisent simultanément. S'ils sont classés en fonction du processus, les procédés de frittage peuvent également être divisés en frittage sans pression (PLS), frittage sous pression de gaz (GPS), frittage par pressage à chaud (HPS), frittage par pression isostatique à chaud (HIPS) et frittage par plasma d'étincelles (SPS). Parmi eux, le SPS, le HPS et le HIPS ne conviennent pas à la production à grande échelle de substrats céramiques en raison d'exigences élevées en matière de conditions ou de processus complexes.

Conclusion

Le processus de fabrication des substrats céramiques est relativement simple, mais les exigences en matière de contrôle des processus et de stabilité des produits sont plus élevées. Les normes de contrôle varient d'un fabricant à l'autre et il est donc nécessaire de choisir en fonction des besoins du client. Pour plus d'informations, veuillez nous contacter à l'adresse suivante : [email protected]