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功率模块用陶瓷基板

陶瓷基板是一种具有独特热性能、机械性能和电气性能的材料,是要求苛刻的电力电子应用的理想选择,通常用于电源模块。
电源模块的最新应用是电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV),它们需要从较小的电路中产生更高的电压和功率,因此需要能够提供高压隔离的电路材料,并能高效地散发密集封装的半导体器件(如 IGBT 和 MOSFET)的热量。用于电源模块的 DBC 和 AMB 陶瓷基板是连接组件,其中铜板粘合到陶瓷板的每个表面上。这些陶瓷基板具有高导热性和铜的优异电导率以及高绝缘性能。铜的高电导率支持大电流;陶瓷基板的优异介电性能可实现电源模块中密集封装电路所需的高隔离。陶瓷基板的 CTE 与基板上的金属迹线和焊接到基板上的组件的 CTE 更接近。这有助于最大限度地减少可能导致组件和焊点断裂的应力。
陶瓷基板是指在陶瓷板上镀上铜层,然后蚀刻出电路图案。陶瓷材料包括氧化铝、氮化铝和氮化硅。铜通过不同的方法与陶瓷结合,包括直接结合铜 (DBC)、直接镀铜 (DPC) 或活性金属钎焊 (AMB) 工艺。

材料比较:

Advance Electronic DBC DPC金属化氧化铝陶瓷基板
1.氧化铝基板
最具成本效益的材料和良好的性能
较低的热导率

氮化铝活性金属钎焊(AMB)陶瓷基板结构件
2.氮化铝基板
高热导率 170W/mK
CTE(热膨胀系数)非常接近硅
高抗弯强度

氮化硅活性金属钎焊 (AMB) 陶瓷基板
3. 氮化硅基板
抗弯强度好
断裂韧性好
热导率好


热压氮化铝盖板加热器

很高兴与大家分享我们最新推出的产品-最薄厚度0.75mm的热压氮化铝盖板加热器热压氮化铝盖板加热器,可以说,国内首次生产出高难度的热压氮化铝圆片。由于以下原因,制造起来很困难:

用于高功率探测器的热压 ALN 板

1.由于硬度高且易碎,该材料很难加工,因此在处理或加工时很容易出现碎屑或划痕,从而导致废品率很高。无论如何,这是一个成功的开始,我们相信我们可以做得越来越好。

2.热压氮化铝陶瓷采用真空热压烧结,烧结过程比无压烧结更困难。氮化铝纯度高达99.5%(不含任何烧结助剂),热压后密度可达3.3g/cm3,具有优良的导热性和高电绝缘性,导热系数可达90W/(m·k)~210W/(m·k)。

3.最薄处厚度约0.75mm,这也增加了加工难度。

用于MRI设备的热压ALN板

热压氮化铝盖板加热器的应用:
半导体用盖板加热器

其他应用:
– 盖板和MRI设备(磁共振成像)
– 高功率探测器、等离子发生器、军用无线电
– 半导体和集成电路的静电吸盘和加热板
– 红外和微波窗口材料

特点:

高导热性
膨胀系数可与半导体硅片匹配
高绝缘电阻和耐压强度
低介电常数恒定且低介电损耗
高机械强度

典型规格:

纯度: >99%
密度: >3.3 g/cm3
抗压强度: >3,350MPa
弯曲强度: 380MPa
热电导率:
热膨胀系数: 5.0 x 10-6/K
最大温度: 1,800°C
体积电阻率: 7×1012 Ω·cm
介电强度: 15 kV/mm

多孔陶瓷应用:真空吸盘

引言: 多孔陶瓷是具有细小孔隙结构的陶瓷材料,因其具有较高的孔隙率、较高的透气性、较高的热稳定性和较高的机械强度,被广泛应用于各个领域。其中真空吸盘是多孔陶瓷的一个重要应用方向。本文将详细介绍孔状陶瓷在真空吸盘中的应用,包括材料、制造工艺、应用领域、发展趋势等。
真空吸盘
多孔陶瓷材料包括氧化铝、碳化硅等,具有优异的物理化学性能,在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下仍能保持稳定的性能。
真空吸盘

多孔陶瓷材料具有以下性能特点:

1、比表面积大:多孔陶瓷材料具有较高的比表面积,有利于吸附气体分子,提高真空吸盘的吸附性能。
2、耐高温:多孔陶瓷材料熔点较高,在高温环境下仍能保持稳定的性能。
3、耐腐蚀:多孔陶瓷材料化学稳定性好,能抵抗各种腐蚀介质的侵蚀。
4、耐磨损:多孔陶瓷材料硬度较高,耐磨性较好。

制造工艺:

多孔陶瓷的制造工艺主要包括混料、成型、干燥、烧结和加工等步骤。
成型和烧结是制造多孔陶瓷的关键步骤。在成型过程中,需要将陶瓷粉末制成具有规则形状和尺寸的生胚。在烧结过程中,毛坯在高温下烧结,形成具有多孔结构的陶瓷制品。

多孔陶瓷真空吸盘的应用领域

多孔陶瓷真空吸盘因其优异的性能而被广泛应用于许多领域,包括:
1.工业自动化:多孔陶瓷真空吸盘可以在自动化生产线中替代传统的机械夹具,实现快速准确的物料搬运,例如汽车制造、食品加工、电子制造等。
2.医疗器械:多孔陶瓷真空吸盘可用于抓取和固定手术器械,提高外科手术的准确性和安全性。及血液透析等。
3、航空航天:多孔陶瓷真空吸盘可用于航天器表面清洁维护、空间实验样品抓取、空间站物流传输等。

多孔陶瓷真空吸盘的未来发展

随着多孔陶瓷真空吸盘在各个领域的应用不断拓展,未来的发展前景十分广阔。
关于多孔陶瓷真空吸盘未来的发展,可以从以下几个方面来探讨:
1、材料优化:进一步研究新型多孔陶瓷材料的制备方法,提高材料的性能,满足不同领域的应用需求。
2、应用拓展:探索多孔陶瓷真空吸盘在更多领域的应用,如机器人、海洋工程等。
3、智能化:结合人工智能技术,实现多孔陶瓷真空吸盘的智能控制与优化,提高其工作效率。

真空吸盘分类:

1.减薄吸盘
2.切割吸盘
3.清洗吸盘
4.印刷吸盘
5.搬运吸盘/运输吸盘

真空吸盘应用机种

1. DFG8540
2. 7AF-II
3. DAS321/DAD341
4. DAD3350
5. ADT7100
6. A-WD-100A

真空吸盘结构

"真空吸盘结构卡盘”宽度=“640”高度=“481”/


多孔陶瓷应用:雾化器筒、雾化芯、雾化器芯

前言:雾化,将液体变成细小液滴的过程。
雾化产品:加湿器、蒸脸器、造雾机、医用雾化器等。
随着科技的发展,雾化方式也多样化:高压气体雾化、超声波雾化、微波加热雾化、电阻加热雾化。
雾化芯作为雾化技术的关键,决定了雾化效果和体验。
如今,陶瓷在雾化技术领域迸发出勃勃生机,成为优质雾化芯的标准。

1.为什么要用陶瓷做材料,雾化原理是什么?

电子雾化器中,雾化芯应用的材料不只有陶瓷,纤维绳、有机棉、无纺布等材料都曾被应用在制作雾化芯上。
雾化芯所采用的陶瓷,和我们餐桌上常见的陶瓷不太一样,是一种特殊的“多孔陶瓷”。
多孔陶瓷
这是放大几万倍后的陶瓷照片,一个陶瓷芯里,像这样的微纳米孔隙大概有几亿个。
Porous Ceramics Under A Microscope
陶瓷雾化芯的主要成分来源于自然界,经过高温烧结后,内部形成了大量微小的微孔,其平均孔径相当于头发丝的五分之一。
这些微小的微孔是陶瓷雾化芯能够实现稳定的导液和锁液功能的关键。由于表面张力和毛细作用,液体可以均匀地渗透到雾化芯内部,并吸附在雾化芯表面。

2.陶瓷雾化芯有什么优势?

陶瓷雾化芯相较于发热丝与纤维绳、发热丝与有机棉等其他材质构成的雾化芯,其特点是在加热过程中升温更快,温度均匀性更好,温度区间控制更精准。
这样可以更大程度的减少使用过程中醛酮的产生,从而保证使用过程的安全性。


陶瓷散热器在热管理方面有哪些应用?

由氧化铝和氮化铝制成的高导热陶瓷散热器为高性能电子、光伏、LED 和其他应用的热管理提供了许多可能性。这些产品具有高电绝缘性、耐化学性、耐腐蚀性和众多优点。
ALN 陶瓷散热器

汽车工程中的冷却

用于热管理的 ALN 陶瓷散热器
混合动力和电动汽车(HEV 混合动力汽车、BEV 纯电动汽车汽车)尤其需要在最小的空间内提供尽可能高的功率输出、较长的使用寿命和极高的可靠性的驱动电机。
高效液体冷却器在这方面具有决定性的优势:由于陶瓷散热器本身就是极好的绝缘体,因此其热阻和电阻都非常低。
1. 混合动力和电动汽车逆变器和转换器的热管理
2. 混合动力和电动汽车高压PTC加热模块绝缘陶瓷
3. 照明应用(激光灯、LED)的电气绝缘和冷却
4. 启停系统的冷却
5. 电池热管理:使用相同的陶瓷元件进行启动时的加热和运行期间的冷却
6. 电动汽车的冷却解决方案

电力电子设备的冷却

Ceramic Heat Sink
在电力电子领域,与传统冷却系统相比,散热器芯片技术可以将热源(芯片)与散热器之间的热阻降低一半结构,取决于结构。
1. 具有极高封装密度的电子功率模块
2. 风力涡轮机中的变频器

能源生产中的冷却

用于热管理的陶瓷散热器
高浓度光伏 (CPV/HCPV) 是一种从光中获取能量的未来技术:太阳光光束紧密捆绑在一起,并使用高功率太阳能电池集中在一个小表面上。如果没有有效冷却,它们将在短时间内被摧毁。
为了以最高效率运行 CPV 系统,即使在运行期间也需要有效的冷却。

LED 照明技术中的冷却

用于冷却的散热器
LED 比传统灯泡具有许多优势。一个关键优势是使用寿命显著延长。然而,这在很大程度上取决于 LED 芯片在运行过程中达到的温度。一般经验法则是:如果工作温度降低 10°C,产品的寿命将加倍。这就是冷却 LED 芯片如此重要的原因。
此外,带有陶瓷上直接金属化电路的圆形散热器可用于 LED 技术,例如用于商店和店铺照明,以最低功耗实现最亮的照明。
1. 商店和店铺照明
2. 紫外线硬化
3. 停车场和街道照明
4. 外墙照明
5. 导航照明
6. 体育场聚光灯
7. 工业照明
8. 高速摄像机照明
9. 汽车前灯


氧气传感器简史

功能

正常运行的排气系统中的氧气或氧传感器每秒监测一百次 A/F 比,并将此信息报告给车辆的 ECU 或发动机控制单元(也称为 PCM 或 ECM)。然后进行适当的调整以确保该比率是理想的或化学计量的,从而帮助汽车更有效地燃烧燃料。大多数氧气传感器使用氧化锆的核心材料,它会产生与排气中的氧气量相关的电压。
Zirconia Sensor Heater

演变

氧气传感器由罗伯特·博世公司开发,并于 20 世纪 70 年代末首次用于沃尔沃。最初,汽车氧气传感器只有一两根电线,由顶针形状的氧化锆制成。它们依靠排气系统中的热量将其加热到所需的工作温度。与此概念相关的问题是,传感器从非运行状态(从而使 ECU 处于开环模式)变为运行状态(这是闭环模式所必需的)需要很长时间,通常需要一分钟以上。一些汽车制造商故意延迟点火正时来加热排气,以便更快地预热氧气传感器和催化剂。当靠近发动机时(需要将传感器加热到足够的工作温度),无法监测来自两个发动机组的废气 – 早期传感器设计的另一个缺点。
在 20 世纪 80 年代初期,氧气传感器制造商在套管中心增加了一个小棒式加热器,使陶瓷套管更快地升温至工作温度。加热的传感器可以安装在催化转化器的下游 – 这是一个更理想的位置,因为废气处于更均匀的状态,传感器过热的可能性大大降低。第一个版本是三线传感器,使用外壳接地来传输传感器信号。后来的应用采用了四线版本,并带有隔离接地。
从 20 世纪 90 年代初开始,加利福尼亚州的车辆开始实施 OBDII 控制,1996 年,其他 49 个州也开始实施 OBDII 控制。氧气传感器的要求急剧增加。新技术不断涌现,传感器被安置在更多位置,从而增加了它们对 ECU 的反馈。目前的窄带传感器只能读取“浓”或“稀”的读数,因此已被取代。新一代四线和五线宽带传感器现在正应用于许多车辆。这些传感器可以精确测量 A/F 比,从而实现真正的排放控制。
虽然第一批配备传感器的车辆只有一个传感器,但如今的车辆最多可以有八个。最初的单线顶针传感器已与加热、平面、二氧化钛、FLO(快速熄火)、UFLO(超快速熄火)、宽带和 A/F 比传感器相结合。现代氧气传感器由于其复杂性和放置位置,是现代车辆燃油喷射和低排放发动机的基础。

典型传感器组件

顶针型

顶针型传感器组件
平面型

平面型传感器组件

Innovacera 提供顶针型和平面型氧气传感器加热器,如果您有更多兴趣,请与我们联系。


哪种加热元件可以内置K型热电偶?

INNOVACERA 最近推出了一款小型氮化铝陶瓷加热元件。由导热性高的氮化铝陶瓷制成。具有出色的散热和电绝缘性能。
氮化铝陶瓷具有电绝缘性和出色的导热性,非常适合需要散热的应用。此外,由于其热膨胀系数 (CTE) 接近硅,并且具有出色的等离子体抗性,因此可用于半导体加工设备组件。

小型氮化铝陶瓷加热元件

小型氮化铝陶瓷加热元件特性

加热器可内置K型热电偶,因此具有良好的温度传感特性,提高了对快速加热和冷却的响应能力,可以安全使用。
快速加热冷却
采用高热导率的氮化铝基板,可实现快速加热冷却,在高功率密度下可根据材料特性设计热膨胀率,因此也可实现快速加热冷却(均为150℃/秒)的温度循环。
电气性能优异
高温下绝缘性能优异、耐电压性好

小型氮化铝陶瓷加热元件特点

热性能 物理性能 电气特性
热导率 150(W/mK) 密度 3.2(g/cm3) 电压 12V~240V
热膨胀系数 4.5 (ppm/℃) 硬度 1050 (Hv@500g) 漏电流 <1mA
抗弯强度 >250 (Mpa) 容量 8.9
绝缘电压 15KV/mm

 

小型氮化铝陶瓷加热元件应用

汽车零部件
预热塞
车厢加热器点火器
氧传感器加热器
煤油和燃气器具
点火器
汽化器加热器
工业加热器应用
烙铁加热器
烫发器加热器
粘合加热器
密封加热器
水加热应用
马桶水加热器
浴热水器
蒸汽锅炉加热器
小型家电液体加热器


为什么陶瓷金属化层在电子设备封装中很重要

在信息时代,随着通信、微电子等行业的快速发展,高频大功率电子设备已成为市场的基石。陶瓷材料因其出色的热稳定性、电稳定性和机械稳定性而成为电子设备封装的首选。

Ceramic Metallized Submount Disc Gold Plating
然而,不断变化的市场需求要求陶瓷封装技术不断进步。这一进步的核心是将陶瓷与金属连接起来的关键方面。一种解决方案是在陶瓷表面沉积或烧结一层薄金属层,这一过程通常称为陶瓷金属化。该陶瓷金属化层的性能是决定封装电子设备整体功效的关键。
陶瓷金属化层在电子设备封装中起着至关重要的作用,原因如下:

电子设备封装中的陶瓷金属化
电导率:陶瓷材料通常是绝缘体,这意味着它们不导电。金属化层应用于陶瓷以使其具有导电性。这种导电性对于在电子设备的不同组件之间建立电连接至关重要。
互连:电子设备由需要互连的各种组件组成。金属化层允许创建导电路径,从而实现设备不同部分之间的通信。这些路径可能非常复杂,在微观尺度上连接微小组件。
粘附性:金属化层可以增强陶瓷基板的粘附性。适当的粘附性对于确保金属层牢固地附着在陶瓷表面上是必要的,尤其是在制造过程和电子设备的使用寿命期间。

电子设备表面贴装陶瓷封装
总之,陶瓷金属化层在电子设备封装中必不可少,因为它们能够实现导电性、互连性和粘附性。所有这些对于电子设备的可靠和高效运行都至关重要。
您是否正在为您的电子设备封装需求寻找尖端解决方案?别再找了!在 Innovacera,我们专注于最先进的陶瓷金属化服务。凭借我们的专业知识,我们确保无可挑剔的金属化层符合最高的行业标准。我们对卓越的承诺保证了您的电子设备的最佳性能。与我们合作,体验卓越陶瓷金属化的变革力量。立即联系我们,探索创新与可靠性相结合的世界!


氮化硼应用-坩埚

氮化硼是一种性能优异的自润滑陶瓷,能够耐高温,在高真空环境下仍能保持润滑能力。
通常由六方氮化硼(P-BN)组成,具有良好的耐热性、热稳定性、热导率、高温介电强度,是一种理想的散热材料和高温绝缘材料。
由于其较高的热稳定性和化学稳定性,氮化硼坩埚被用于高温应用。

氮化硼坩埚
它们也用于金属铸造,因为它与金属结合良好,形成金属硼化物或氮化物的夹层。
使用氮化硼坩埚的好处是它对熔融金属的润湿性低、相对较高的抗热冲击性以及低热膨胀的导电性。氮化硼坩埚的另一个优点是它们的工作温度非常高,并有适当的惰性气体保护(记录的温度高于3000°C)。
氮化硼坩埚用于熔化铝、锌和其他合金冶炼,取代石墨坩埚。
氮化硼坩埚抗热震性强,淬火至1500度也不会开裂。在1000度炉中保温20分钟,取出吹气淬火,连续数百次也不会开裂。
注意事项:氮化硼坩埚易吸潮,不能存放在潮湿的地方,不能用水冲洗,可用砂纸直接擦拭,或用酒精擦拭。


氮化硼陶瓷的主要应用

氮化硼陶瓷的基本概述

固体状态下的六方氮化硼 (HBN) 通常被称为“白色石墨”,因为其微观结构与石墨相似。然而,与石墨不同,氮化硼是一种出色的电绝缘体,氧化温度较高。它具有高导热性和良好的抗热冲击性,并且可以轻松加工成几乎任何形状公差。加工后,无需额外的热处理或烧结操作即可使用。

氮化硼陶瓷
氮化硼是一种耐热和耐化学腐蚀的耐火化合物,主要由硼和氮元素组成。其化学式为BN。
氮化硼的其他常见描述包括六方氮化硼(H-BN)和热压氮化硼。
氮化硼以各种晶体形式存在,这些晶体形式与结构相似的碳晶格等电子。氮化硼最稳定的形式是与石墨相对应的六方形式。
以下是氮化硼陶瓷的主要应用领域:
1.高温炉绝缘体;
2.真空系统中的电绝缘体;
3.六方氮化硼主要用作石墨的替代润滑剂,当认为石墨的电导性或化学反应性存在问题时。
4.它们在电子产品中用作半导体基板、微波透明窗口和密封结构材料
5.用作玻璃熔化的垫片;
6.晶体生长坩埚;
7.水平连铸机的断环;
8.高压设备的馈通;
9.离子注入设备的氮化硼陶瓷零件;
10.静电印刷工艺和激光打印机中,用作感光鼓的电荷泄漏阻挡层;
11.在汽车工业中,h-BN经常与氧化硼等粘合剂混合,密封氧传感器。
氮化硼陶瓷性能参数:

密度 1.6g/cm³
颜色 白色
工作温度 900-1800-2100
三点弯曲强度 18mpa
抗压强度 45Mpa
热导率 45W/m·k
热膨胀系数(20-1000℃) 1.5 10-6/K
室温
电阻率
>10 14Ω·cm

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