Die Aluminiumoxidkeramik-Metallisierungstechnologie treibt Innovationen in den Bereichen neue Energien und elektrische Hochspannungsgeräte voran.

Mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge, Energiespeichersysteme, Schienenverkehr und industrieller Automatisierungsausrüstung wächst die Nachfrage nach hochzuverlässigen Isoliermaterialien weiter. Als wichtiger Vertreter fortschrittlicher Keramikmaterialien ist Aluminiumoxidkeramik mit ihren hervorragenden Isolationseigenschaften, ihrer hohen Temperaturbeständigkeit und mechanischen Festigkeit zu einem unverzichtbaren Grundmaterial in der Elektronik- und Elektroindustrie geworden. In den letzten Jahren haben sich die technologischen Innovationen rund um die Metallisierung von Aluminiumoxidkeramik kontinuierlich weiterentwickelt und neue Entwicklungsmöglichkeiten für die Bereiche Hochspannungsrelais, HGÜ-Schütze und Leistungshalbleitergehäuse eröffnet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aluminiumoxidkeramik kann nach ihrem Aluminiumoxidgehalt in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: hoch-rein und gewöhnlich. Hoch{2}}reine Aluminiumoxidkeramiken haben typischerweise einen Aluminiumoxidgehalt von mehr als 99 %, verfügen über ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaften und eine hohe-Temperaturbeständigkeit und werden häufig in hochwertigen elektronischen Geräten, Halbleiterverpackungen und neuen Energiesystemen verwendet. Gewöhnliche Aluminiumoxidkeramiken werden aufgrund ihrer guten Gesamtleistung häufig in verschleißfesten Teilen, elektrischen Isolierungen, Strukturbauteilen und Industrieanlagen verwendet.

 

In modernen elektronischen Geräten sind Keramiken selbst Isoliermaterialien; Daher erfordert ihre Anwendung in Schaltkreissystemen häufig eine Oberflächenmetallisierung. Durch die Bildung einer stabilen und robusten Metallschicht auf der Keramikoberfläche können Funktionen wie Leitfähigkeit, Schweißen und Signalübertragung erreicht werden. Diese Arten von metallisierten Aluminiumoxidkeramiken für elektronische Anwendungen sind zu einem wichtigen Bestandteil von Fahrzeugen mit neuer Energie, elektrischen Hochspannungsgeräten und industriellen Steuerungssystemen geworden.

 

Die Entwicklung der keramischen Metallisierungstechnologie hat mehrere Phasen durchlaufen. Zu den gängigen Prozessen in der Industrie gehören derzeit hauptsächlich Dickschichtprozesse, Direct Copper Bonding (DBC)-Prozesse, Direct Copper Plating (DPC)-Prozesse, Niedertemperatur-Co-Keramikprozesse (LTCC) und Hochtemperatur-Co{5}}Keramikprozesse (HTCC). Verschiedene Prozesse haben ihre eigenen Eigenschaften hinsichtlich Kosten, Leitfähigkeit, Verarbeitungsgenauigkeit und Zuverlässigkeit.

 

Dickschichtverfahren bieten Vorteile wie ausgereifte Technologie und Eignung für Hochstromanwendungen und werden daher seit langem bei der Herstellung elektronischer Schaltkreise und Leistungsmodule eingesetzt. Allerdings ist ihre Anwendung in elektronischen Produkten mit hoher -Dichte aufgrund von Einschränkungen bei der Schaltkreisgenauigkeit, hoher Oberflächenrauheit und bestimmten Haftungseinschränkungen etwas eingeschränkt.

 

DBC-Prozesse können durch die direkte Verbindung zwischen der Kupferschicht und dem Keramiksubstrat eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Strombelastbarkeit erreichen und werden daher häufig im Bereich von Hochleistungsmodulen eingesetzt. Insbesondere im Herstellungsprozess von metallisierten Keramikgehäusen für Leistungshalbleiter kann die DBC-Technologie die Wärmeableitungseffizienz und die Betriebsstabilität von Geräten effektiv verbessern. Aufgrund des komplexen Herstellungsprozesses und der hohen Produktionskosten konzentriert sich seine Anwendung jedoch relativ auf den High-End-Markt.

Die DPC-Technologie (Digital Curve Polymer) hingegen vereint hohe Schaltkreispräzision und gute Oberflächenebenheit und erfüllt so die Entwicklungsanforderungen miniaturisierter elektronischer Geräte. Mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und intelligenter leistungselektronischer Geräte wächst die Marktnachfrage nach hochpräzisen metallisierten Keramiken weiter und treibt die kontinuierliche Verbesserung der damit verbundenen Fertigungstechnologien voran.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Technologien LTCC (Low-Temperature Ceramic Coating) und HTCC (High-Temperature Ceramic Coating) werden hauptsächlich bei der Herstellung mehrschichtiger Keramikstrukturen eingesetzt. Obwohl sie eine komplexe Schaltungsintegration erreichen können, stehen sie immer noch vor gewissen Herausforderungen in Bezug auf Dimensionskontrolle, Prozessstabilität und Produktionskosten. Daher sucht die Industrie im Bereich hochleistungsfähiger elektrischer Isolationsbauteile kontinuierlich nach fortschrittlicheren Lösungen.

 

In den letzten Jahren haben sich mit der Entwicklung von Laserbearbeitungs-, Präzisionsbeschichtungs- und 3D-Formungstechnologien die Metallisierungsprozesse für Aluminiumoxidkeramik in Richtung höherer Präzision, höherer Haftfestigkeit und komplexerer Strukturen entwickelt. Insbesondere in den Hochspannungssystemen von Fahrzeugen mit neuer Energie stellen Schlüsselkomponenten wie das Aluminiumoxid-Keramikgehäuse des EV-Relais, der Hochspannungs-Gleichstrom-Keramikschütz und das hochreine Keramikgehäuse des HVDC-Schützes für Relais höhere Anforderungen an die Qualität der Keramikmetallisierung.

 

Hochspannungs-DC-Relais und -Schütze müssen über längere Zeiträume in Umgebungen mit Spannungen von Hunderten oder sogar Tausenden von Volt stabil funktionieren. Daher muss das Keramikgehäuse nicht nur über hervorragende Isolationseigenschaften verfügen, sondern auch eine zuverlässige Metall-{2}}auf--Verbindungsleistung gewährleisten. Zu diesem Zweck setzt die Industrie häufig auf metallisierte Aluminiumoxidkeramik für die Verbindungstechnologie, um eine stabile Verbindung zwischen den Metallanschlüssen und der Keramikstruktur zu gewährleisten und so die Gesamtzuverlässigkeit des Produkts zu verbessern.

 

Im Bereich der neuen Energiefahrzeuge sind EV-Aluminiumoxid-Keramikgehäuse und Aluminiumoxid-Relais-Keramikhüllen für Elektroautos zu entscheidenden Komponenten von Hochspannungsrelais geworden. Diese Produkte können Lichtbögen, Umgebungen mit hohen -Temperaturen und langfristigen mechanischen Belastungen effektiv standhalten und bieten Sicherheit für Batteriemanagementsysteme, Ladesysteme und Antriebssteuerungssysteme.

 

Mit der Weiterentwicklung der intelligenten Fertigung entwickelt sich die Präzisionsbearbeitungstechnologie von Aluminiumoxid-Keramikteilen inzwischen immer weiter und ermöglicht es keramischen Strukturbauteilen, komplexere Geometrien und strengere Maßtoleranzen zu erreichen. Dies bietet mehr Möglichkeiten für Designinnovationen bei High-End-Relais, Schützen und Leistungselektronikmodulen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Derzeit wird die Aluminiumoxidkeramik-Metallisierungstechnologie häufig in metallisierten Keramiken für Elektrogeräte, Leistungshalbleitermodule, Hochspannungsrelais, Energiespeichersysteme und Steuerungsgeräte für die industrielle Automatisierung eingesetzt. Darunter Produkte wie metallisierte Hochtemperatur-Relaisgehäuse aus Keramik und metallisierte Keramik-Isolierrohre, die Keramikteile metallisieren, werden nach und nach zu wichtigen Komponenten hochzuverlässiger elektrischer Systeme.

 

Mit der weiteren Weiterentwicklung der neuen Energiebranche, Hochspannungs-Gleichstromübertragungs- und -verteilungssystemen und dem Aufbau intelligenter Netze wird die Marktnachfrage in Zukunft steigenMetallisierte Aluminiumoxidkeramik für elektrische Komponentenwird voraussichtlich weiter zunehmen. Höhere Präzision, höhere Zuverlässigkeit und komplexere Keramikmetallisierungstechnologien werden zu einer wichtigen technologischen Richtung, die die Modernisierung der Elektronik- und Elektroindustrie vorantreibt und eine solide Unterstützung für die nächste Generation leistungsstarker leistungselektronischer Geräte bietet.