Varistory, termistory a keramické kondenzátory se široce používají v domácích spotřebičích, spotřební elektronice, energetických zařízeních, vozidlech s novými zdroji energie, komunikačních zařízeních a průmyslových řídicích systémech, kde plní především funkce, jako je ochrana obvodů, snímání teploty, ukládání energie a filtrování.
Funkční vlastnosti elektronické keramiky jsou určeny především složením materiálu, dopovacími systémy a procesy spékání. Keramika z oxidu zinečnatého (ZnO) vykazuje varistorové vlastnosti, a proto se používá při výrobě varistorů, kde odvádí přepěťový proud při přechodném přepětí. Některé oxidové keramiky a materiály na bázi titaničitanu barnatého lze použít k výrobě termistorů, zatímco dielektrická keramika, jako je titaničitan barnatý a titaničitan vápenatý, se široce používá v keramických kondenzátorech.
Přestože tyto materiály po tvarování a slinování získají odpovídající varistorové, termistorové nebo dielektrické vlastnosti, zůstávají funkčními keramickými tělesy a zatím je nelze přímo integrovat do elektrických obvodů. Aby se z nich staly elektronické součástky, které lze montovat na desky plošných spojů, je třeba na jejich horním a spodním povrchu vytvořit stříbrné elektrody. Proto je tvarování stříbrných elektrod kritickým procesem při výrobě elektronických keramických součástek.
1. Proč elektronické keramické součásti vyžadují povlakování stříbrnými elektrodami?
Povlakování stříbrných elektrod pro elektronickou keramiku zahrnuje vytvoření vodivých elektrod na horním a spodním povrchu keramického substrátu, což poskytuje stabilní kovové rozhraní pro aplikaci napětí, vedení proudu a připojení vodičů. Po vytvoření elektrod keramická tělesa obvykle podléhají spojování vodičů, zapouzdření a elektrickým testům, než jsou sestavena do hotových varistorů, termistorů nebo keramických kondenzátorů.
Elektronické keramické elektrody obvykle používají vícevrstvou metalizační strukturu. Ti nebo NiCr lze použít jako adhezní vrstvu pro zlepšení mezifázového spojení mezi povlakem a keramickým substrátem, zatímco Cu nebo Ag lze nanést jako vrchní vodivou vrstvu pro splnění požadavků na elektrickou vodivost a pájitelnost.
Ve většině aplikací jsou metalizovány pouze horní a spodní povrchy elektronické keramiky, zatímco boční povrchy musí zůstat elektricky izolované. Nerovnoměrná tloušťka filmu, póry nebo lokální opomenutí povlaku mohou vést k nestabilnímu kontaktnímu odporu, špatné pájitelnosti a odchylkám v elektrickém výkonu. Povlak na bočních površích může také elektricky přemosťovat horní a spodní elektrodu, zatímco nedostatečná adhezní pevnost může vést k delaminaci filmu. Proto musí povlak stříbrných elektrod pro elektronickou keramiku dosahovat rovnováhy mezi rovnoměrností tloušťky filmu, hustotou filmu, adhezní pevností a přesnou kontrolou depoziční plochy.
2. Problémy s náklady na materiál a proces u konvenční metalizace stříbrem
Některé elektronické keramické výrobky používají k vytvoření stříbrných elektrod sítotisk stříbrnou pastou následovaný vypalováním nebo mokré chemické stříbření. Typická tloušťka vrstvy stříbra je přibližně 20 μm, ačkoli skutečná tloušťka je určena specifickými požadavky na produkt a proces. Sítotisk a vypalování stříbrné pasty obvykle zahrnuje čištění povrchu, sítotisk, vyrovnání a sušení, vypalování a kontrolu. Mokré chemické stříbření obvykle zahrnuje předúpravu, senzibilizaci a aktivaci, chemické stříbření, oplachování, sušení a kontrolu.
Od roku 2026 ceny stříbra výrazně vzrostly a zůstaly na zvýšených úrovních, což dále zvyšuje dopad nákladů na stříbrný materiál na výrobu keramických elektrod pro elektronické přístroje. Relativně silné vrstvy stříbra, které vznikají konvenčním tiskem a vypalováním stříbrné pasty nebo mokrým stříbřením, mohou vést ke značné spotřebě stříbra. Při velkoobjemové výrobě to přímo zvyšuje náklady na materiál na součástku.
Kromě toho fáze sušení a vypalování za vysokých teplot potřebné pro tisk stříbrnou pastou, stejně jako fáze předúpravy, senzibilizace a aktivace, oplachování a sušení spojené s mokrým stříbřením, dále zvyšují spotřebu energie, dodací lhůtu a náklady na řízení procesu.
3. Vakuové magnetronové naprašování pro vyvážení výkonu filmu a kontroly nákladů
Vakuové magnetronové naprašování je PVD proces, při kterém vysokoenergetické částice bombardují kovový terč ve vakuu, což způsobuje naprašování atomů terče a jejich usazování na keramickém povrchu za vzniku rovnoměrného a hustého kovového filmu.
V závislosti na specifických požadavcích na výrobek může elektroda zaujmout vícevrstvou strukturu sestávající z adhezní vrstvy Ti nebo NiCr v kombinaci s vodivou vrstvou Cu nebo Ag, s celkovou tloušťkou filmu řízenou na přibližně 6–7 μm. Ve srovnání s konvenční tloušťkou vrstvy stříbra přibližně 20 μm může tento přístup snížit zbytečnou tloušťku stříbra a spotřebu drahých kovů, a tím snížit náklady na materiál při velkoobjemové výrobě.
Proces vakuového nanášení laku lze zefektivnit na čištění a nakládání, vakuové nanášení a kontrolu, čímž se zkrátí procesní fáze, jako je vypalování pojiva, vypalování za vysokých teplot a opakované mokré chemické ošetření. V kombinaci s přesnou regulací tloušťky filmu a specializovanými maskovacími přípravky může tento proces zlepšit konzistenci nanesených filmů na horním a spodním povrchu a zároveň zachovat elektrickou izolaci bočních povrchů.
4. Řešení metalizace stříbrem od společnosti Zhenhua Vacuum pro elektronickou keramiku
Výrobní linka společnosti Zhenhua Vacuum pro elektronickou metalizaci stříbrem z keramiky může být konfigurována s Ti, NiCr, Cu, Ag a dalšími povlakovými materiály dle požadavků zákazníka. V rámci jednoho vakuového cyklu lze na horní a spodní povrch keramických součástek nanést více kovových vrstev, což poskytuje vysoce výkonné vakuové řešení pro metalizaci elektrod varistorů, termistorů, keramických kondenzátorů a dalších elektronických keramických součástek.
Výhody zařízení
1. Pokročilá procesní technologie
Systém využívá technologii vakuového magnetronového naprašování pro metalizaci elektronických keramických elektrod. Související technologie jsou chráněny patenty na vynálezy, což umožňuje přesné nanášení elektrod a lepší konzistenci mezi jednotlivými dávkami.
2. Výhody z hlediska výkonu a nákladů
Díky vícevrstvé architektuře filmu a přesnému řízení tloušťky filmu může proces splňovat požadavky na adhezní pevnost, elektrickou vodivost a pájitelnost a zároveň snižuje spotřebu stříbra a zjednodušuje výrobní kroky, čímž snižuje výrobní náklady ve velkoobjemové výrobě.
3. Rozsáhlé inženýrské zkušenosti
Společnost Zhenhua Vacuum s více než 30 lety zkušeností v oboru vakuového lakování vybudovala profesionální procesní laboratoře a inženýrské týmy, které jsou schopny poskytovat technickou podporu v celém procesu, od vývoje procesu a validace vzorků až po pilotní a hromadnou výrobu.
4. Řešení na míru a důvěrnost
Řešení zařízení a procesů lze přizpůsobit specifikacím produktu, výrobní kapacitě a požadavkům zákazníka na vícevrstvé lakování. Společnost Zhenhua Vacuum také přísně chrání duševní vlastnictví a technickou dokumentaci zákazníků.
Aplikace
Zařízení dokáže nanášet kovové filmy Ti, NiCr, Cu, Ag a další, což ho činí vhodným pro metalizaci elektrod elektronických keramických součástek, jako jsou varistory, termistory a keramické kondenzátory. Technologie může být také rozšířena na aplikace zahrnující keramické substráty a keramické pouzdra LED diod.
5. Závěr
Vzhledem k trvale vysokým cenám stříbra a stále přísnějším požadavkům na konzistenci a spolehlivost při výrobě elektronických součástek představuje vakuové magnetronové naprašování efektivní řešení metalizace elektronické keramiky. Díky svým výhodám v podobě snížené tloušťky filmu, rovnoměrného nanášení a přesné kontroly tloušťky nabízí tento proces praktický přístup k vyvážení výkonu povlaku, efektivity výroby a nákladů na materiál.
Společnost Zhenhua Vacuum bude i nadále optimalizovat zařízení, procesy nanášení povlaků a automatizační systémy podle požadavků elektronické keramické stříbrné metalizace a poskytovat zákazníkům technickou podporu v celém výrobním cyklu, od validace výzkumu a vývoje a pilotní výroby až po velkovýrobu.
-Tento článek byl publikován výrobce zařízení pro vakuové lakování Zhenhua Vakuum
Čas zveřejnění: 14. srpna 2026