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Proceso de fabricación de sustratos cerámicos de alta conductividad térmica

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sustratos cerámicos

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Los sustratos cerámicos utilizados para dispositivos de alta potencia son en su mayoría planares. El proceso de fabricación de sustratos cerámicos planares puede dividirse en dos etapas: conformado y sinterizado. En la Tabla 2 se muestran los procesos de conformado más comunes y sus características. Entre ellos, el prensado en seco y el colado en cinta se utilizan ampliamente en la producción industrial de sustratos cerámicos. El flujo del proceso de prensado en seco se muestra en la Figura 2a, y la aplicación de presión y el tiempo de mantenimiento son los parámetros más importantes en el proceso de prensado en seco. El colado en cinta se considera un proceso económico, continuo y automatizado para la fabricación de sustratos cerámicos planos de gran tamaño, y su proceso se muestra en la Figura 2b. El colado en cinta tiene las características de bajo coste y alta eficacia en la preparación de materiales y dispositivos multicapa, y se utiliza ampliamente en la fabricación de artículos como sustratos cerámicos cocidos a baja temperatura, condensadores y dispositivos cerámicos dieléctricos de microondas.

La sinterización de cerámicas es el proceso de formación de bloques cerámicos densos a partir de polvos cerámicos a altas temperaturas. Los materiales de alta conductividad térmica, como el SiC, el AlN y el Si3N4, son difíciles de sinterizar en bloques cerámicos densos a partir de polvos cerámicos puros debido a sus enlaces covalentes especialmente fuertes. Normalmente, añadiendo aditivos de bajo punto de fusión y mezclándolos para moldearlos y sinterizarlos a continuación, se puede aumentar la densidad del cuerpo sinterizado. La sinterización se clasifica en sinterización en fase sólida y sinterización en fase líquida en función de si se forma una fase líquida durante el proceso de sinterización. Ambos procesos se basan en la reducción de la energía superficial total. La sinterización en fase sólida es un método de densificación cerámica que no requiere la participación de una fase líquida. Este proceso se consigue principalmente a través de tres mecanismos: el transporte de vapor, la difusión en los límites de la superficie-átomo-red-grano y la deformación plástica impulsada por la migración de dislocaciones. Estos mecanismos promueven conjuntamente conexiones densas efectivas entre las partículas cerámicas dentro de la cerámica. La sinterización en fase líquida es un proceso de sinterización en el que los aditivos se transforman en estado líquido a altas temperaturas, formando un sistema en el que las partículas sólidas y la fase líquida se encuentran en equilibrio químico. Y a medida que avanza la sinterización, se produce simultáneamente el crecimiento y la densificación de los granos cerámicos. Si se clasifican por el proceso, los procesos de sinterización también pueden dividirse en sinterización sin presión (PLS), sinterización por presión de gas (GPS), sinterización por presión en caliente (HPS), sinterización por presión isostática en caliente (HIPS) y sinterización por plasma de chispa (SPS). Entre ellos, el SPS, el HPS y el HIPS no son adecuados para la producción a gran escala de sustratos cerámicos debido a los elevados requisitos de las condiciones o a la complejidad de los procesos.

Conclusión

El proceso de fabricación de sustratos cerámicos es relativamente sencillo, pero los requisitos de control del proceso y estabilidad del producto son mayores. Los distintos fabricantes tienen diferentes normas de control, por lo que es necesario elegir en función de las necesidades del cliente. Para más información, póngase en contacto con nosotros en [email protected]