Металлизация — это процесс формирования на поверхности керамики из оксида бериллия прочного адгезионного металлического слоя, который обеспечивает возможность пайки и герметичного соединения керамики с металлом. Это позволяет керамике полностью интегрироваться в структуру электронных устройств, реализуя её уникальные свойства. Чтобы соединить изоляционную BeO-керамику с металлом с высокой надёжностью, на её поверхности необходимо создать металлический слой, обладающий электропроводностью, теплопроводностью и прочным сцеплением с керамической основой.
На сегодняшний день существуют три основные технологии: толстоплёночный обжиг, технология DBC (Direct Bonding Copper — прямая пайка меди) и технология AMB (Active Metal Brazing — пайка активными металлами).
(1) Толстоплёночная технология (обжиг пасты Mo-Mn)
Молибден-марганцевая (Mo-Mn) паста наносится на поверхность керамики методом трафаретной печати с последующим высокотемпературным обжигом (1400–1550°C) во влажной водородной атмосфере. В результате формируется пористый молибденовый слой. Стеклофаза (система SiO₂-Al₂O₃) мигрирует, заполняя поры и образуя химическую связь с керамикой. Преимущества: хорошо отработанный процесс и контролируемая стоимость, что делает его пригодным для крупносерийного производства. В промышленности трафаретная печать позволяет контролировать толщину металлического слоя с точностью до ±2 мкм, что значительно лучше, чем 10–12 мкм при ручном нанесении. Однако прочность соединения обычно ограничена диапазоном 40–60 МПа.
(2) Технология DBC (Direct Bonding Copper — прямая пайка меди)
Медная фольга соединяется с поверхностью BeO-керамики при высокотемпературном обжиге (1065°C), формируя молекулярный омический контакт. Композитная структура достигает теплопроводности 302 Вт/(м·К), что составляет около 90% от теплопроводности чистой меди. Технология подходит для двухсторонних проводящих подложек, позволяя уменьшить объём компонентов более чем на 30%.
(3) Технология AMB (Active Metal Brazing — пайка активными металлами)
Между керамикой и металлом размещается активный припой (например, Ag-Cu-Ti). Титан реагирует с оксидным слоем на поверхности керамики, образуя химические соединения и обеспечивая металлургическую связь. Прочность соединения более чем в два раза превышает прочность, достигаемую по традиционной молибден-марганцевой технологии, и выдерживает более 50 циклов термического удара от -55°C до +150°C. Это делает технологию AMB предпочтительной для экстремальных условий, например, для датчиков в аэрокосмической отрасли.
В последние годы благодаря исследованиям и инновациям в производственных технологиях появляются гибридные процессы, такие как сочетание AMB и DPC (Direct Plated Copper — прямое меднение). Синергетический эффект этих методов позволяет значительно повысить надёжность изделий, демонстрируя значительный потенциал для технологических инноваций в данной области.
