ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий
Город Шицзячжуан, Зона экономического и технологического развития, ул. Сунцзян 86, Международный инновационный промышленный парк Тяньшань, Завод д.10.
ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий
Город Шицзячжуан, Зона экономического и технологического развития, ул. Сунцзян 86, Международный инновационный промышленный парк Тяньшань, Завод д.10.
Когда говорят о керамические подложки, часто подразумевают простую опорную пластину. Но это сильно упрощает дело. Проблема не только в механической прочности, а в сочетании свойств: термостойкость, электрическая изоляция, химическая инертность, и, конечно, точность размеров. Я начинал свой путь в этой сфере с довольно наивных представлений, думая, что главное – материал. Оказалось, что технология изготовления и требования к конечному продукту гораздо важнее. В этой статье попробую поделиться опытом и размышлениями, возникшими в процессе работы с этими материалами, затрагивая как типичные ошибки, так и возможные пути их решения.
Керамические подложки – это сердце многих технологических процессов, особенно в микроэлектронике и приборостроении. Они не просто поддерживают активные элементы, но и участвуют в контроле температуры, теплоотводе и даже в защите от внешних воздействий. Правильный выбор подложки – критически важный фактор для надежности и долговечности конечного продукта. Речь пойдет о материалах, технологиях их обработки, распространенных проблемах и, конечно, об опыте, который мы приобрели в ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий (https://www.dokj.ru). Мы занимаемся производством керамических трубок, оболочек, пресс-форм и других изделий, поэтому понимаем все тонкости.
Среди керамические подложки используют множество материалов: оксид алюминия (alumina, Al2O3), диоксид кремния (silicon dioxide, SiO2), нитрид кремния (silicon nitride, Si3N4), карбид кремния (silicon carbide, SiC), и другие. Выбор конкретного материала зависит от множества факторов: рабочей температуры, химической агрессивности среды, требуемой электрической прочности и механических характеристик. Например, для высокотемпературных приложений – карбид кремния, для электроники – оксид алюминия или нитрид кремния. Важно учитывать не только характеристики самого материала, но и его производственные свойства. Например, нитрид кремния сложнее обрабатывать, чем оксид алюминия, но обладает гораздо более высокой термостойкостью.
Мы часто сталкиваемся с ситуациями, когда заказчик выбирает материал, ориентируясь на общие характеристики, не учитывая специфику применения. Например, один раз заказчик требовал подложку из оксида алюминия для использования в высокочастотном приборе. Сначала они выбрали стандартный материал, но потом выяснилось, что он имеет слишком высокую диэлектрическую проницаемость, что негативно сказывалось на работе устройства. Пришлось переходить на более дорогой, но и более подходящий по свойствам материал. Это хороший пример того, как важно правильно оценивать потребности и выбирать материал с учетом всех факторов.
Процесс изготовления керамические подложки – это сложный многоступенчатый процесс, который включает в себя: подготовку порошка, формовку, спекание и последующую обработку. Существует несколько основных технологий формовки: сухое прессование, влажное прессование (иглопрокатное, изостатическое), литье по форме и экструзия. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от размеров и формы изделия, а также от требуемой точности. Спекание – это, пожалуй, самый важный этап, который определяет прочность и долговечность готового продукта. Оно происходит при высоких температурах и требует строгого контроля температуры и давления.
Не секрет, что проблемы часто возникают на этапе спекания. Неравномерный нагрев, недостаточная влажность, неправильно подобранный режим спекания – все это может привести к образованию трещин и сколов. Мы однажды столкнулись с проблемой трещиностойкости при изготовлении подложки из нитрида кремния. Оказалось, что проблема была в неправильном составе спекающей среды. После оптимизации состава и режима спекания удалось значительно улучшить трещиностойкость. Это подчеркивает, насколько важно понимать механизмы спекания и уметь контролировать все параметры процесса.
Для многих приложений, особенно в микроэлектронике, высокая точность размеров и геометрии подложки является критически важной. Ошибки в размерах могут привести к неработоспособности устройства или к ухудшению его характеристик. Для достижения высокой точности используются различные методы обработки: механическая обработка (резка, шлифовка, полировка), химическое травление, лазерная обработка. Важно, чтобы методы обработки не вызывали деформации или повреждения подложки.
Мы используем как традиционные методы обработки, так и современные технологии, такие как лазерная резка и микрошлифовка. Лазерная резка позволяет получать детали сложной формы с высокой точностью, а микрошлифовка – доводить поверхность до требуемой гладкости. Важно тщательно выбирать параметры обработки и проводить контроль качества на каждом этапе. Иногда даже небольшая деформация может привести к проблемам. Например, мы работали с подложками из карбида кремния для изготовления микросхем. Небольшая деформация поверхности могла привести к некачественному нанесению паяльной пасты, что вызывало проблемы при пайке. Для решения этой проблемы мы разработали специальный режим шлифовки, который позволял избежать деформации поверхности. Это постоянная работа, требующая внимания к деталям.
В процессе работы с керамические подложки неизбежно возникают различные проблемы. Наиболее распространенные – это трещины, сколы, деформация, неровная поверхность, высокая пористость. Причины этих проблем могут быть различными: неправильный выбор материала, ошибки в технологии изготовления, некачественное оборудование. Важно уметь выявлять причины проблем и принимать меры для их устранения. Это требует не только знаний технологии, но и опыта.
Один из самых распространенных вопросов, с которым сталкиваются наши клиенты, – это проблема высокой пористости подложки. Пористость может привести к ухудшению механических свойств и к снижению термостойкости. Причина высокой пористости – это недостаточная спекание. Для решения этой проблемы необходимо оптимизировать режим спекания и использовать более качественный порошок. Мы часто используем специальные методы контроля пористости, такие как пропитка подложки раствором красителя и последующее фотографирование. Это позволяет выявить участки с повышенной пористостью и принять меры для их устранения. Кроме того, мы применяем различные методы обработки поверхности, такие как глазирование, для уменьшения пористости и повышения прочности.
Работа с керамические подложки – это не просто производство деталей. Это постоянный поиск оптимальных решений, непрерывное совершенствование технологий и умение находить выход из сложных ситуаций. Нельзя забывать, что даже незначительные изменения в технологии могут оказать существенное влияние на качество конечного продукта. Наш опыт показывает, что правильный выбор материала, грамотная технология изготовления и строгий контроль качества – это залог успеха.
Надеюсь, эта статья будет полезна тем, кто интересуется керамические подложки. Мы всегда готовы поделиться своим опытом и помочь в решении любых технических задач. Свяжитесь с нами по адресу https://www.dokj.ru – мы рады сотрудничеству.
