Varistorer, termistorer og keramiske kondensatorer er mye brukt i husholdningsapparater, forbrukerelektronikk, kraftutstyr, nye energikjøretøyer, kommunikasjonsutstyr og industrielle kontrollsystemer, der de primært utfører funksjoner som kretsbeskyttelse, temperaturmåling, energilagring og filtrering.
De funksjonelle egenskapene til elektronisk keramikk bestemmes hovedsakelig av materialformuleringer, dopingsystemer og sintringsprosesser. Sinkoksid (ZnO)-keramikk har varistoregenskaper og brukes derfor i produksjonen av varistorer, der de avleder overspenningsstrøm når det oppstår transient overspenning. Visse oksidkeramikkmaterialer og bariumtitanatbaserte materialer kan brukes til å produsere termistorer, mens dielektriske keramikkmaterialer som bariumtitanat og kalsiumtitanat er mye brukt i keramiske kondensatorer.
Selv om disse materialene får sine tilsvarende varistor-, termistor- eller dielektriske egenskaper etter forming og sintring, forblir de funksjonelle keramiske legemer og kan ennå ikke integreres direkte i elektriske kretser. For å bli elektroniske komponenter som kan monteres på kretskort, må sølvelektroder dannes på deres øvre og nedre overflater. Derfor er dannelse av sølvelektroder en kritisk prosess i produksjonen av elektroniske keramiske komponenter.
1. Hvorfor krever elektronisk keramikk sølvelektrodebelegg?
Sølvelektrodebelegg for elektronisk keramikk innebærer å danne ledende elektroder på de øvre og nedre overflatene av det keramiske substratet, noe som gir et stabilt metallisk grensesnitt for spenningspåføring, strømledning og ledningsfeste. Etter elektrodedannelse gjennomgår de keramiske legemene vanligvis blybinding, innkapsling og elektrisk testing før de settes sammen til ferdige varistorer, termistorer eller keramiske kondensatorer.
Elektroniske keramiske elektroder bruker vanligvis en flerlags metalliseringsstruktur. Ti eller NiCr kan brukes som et heftlag for å forbedre grensesnittbindingen mellom belegget og det keramiske substratet, mens Cu eller Ag kan avsettes som det øverste ledende laget for å oppfylle krav til elektrisk ledningsevne og loddbarhet.
I de fleste bruksområder er bare de øvre og nedre overflatene av den elektroniske keramikken metallisert, mens sideflatene må forbli elektrisk isolerte. Ujevn filmtykkelse, nålehull eller lokaliserte beleggmangel kan føre til ustabil kontaktmotstand, dårlig loddbarhet og avvik i elektrisk ytelse. Belegg på sideflatene kan også danne elektriske broer mellom de øvre og nedre elektrodene, mens utilstrekkelig adhesjonsstyrke kan føre til filmdelaminering. Derfor må sølvelektrodebelegg for elektronisk keramikk oppnå en balanse mellom ensartet filmtykkelse, filmtetthet, adhesjonsstyrke og presis kontroll av avsetningsområdet.
2. Utfordringer med material- og prosesskostnader ved konvensjonell sølvmetallisering
Noen elektroniske keramiske produkter bruker silketrykk med sølvpasta etterfulgt av brenning, eller våtkjemisk forsølving, for å danne sølvelektroder. En typisk sølvlagstykkelse er omtrent 20 μm, selv om den faktiske tykkelsen bestemmes av de spesifikke produkt- og prosesskravene. Silketrykk og brenning med sølvpasta involverer vanligvis overflaterengjøring, silketrykk, utjevning og tørking, brenning og inspeksjon. Våtkjemisk forsølving inkluderer vanligvis forbehandling, sensibilisering og aktivering, kjemisk forsølving, skylling, tørking og inspeksjon.
Siden 2026 har sølvprisene steget betydelig og holdt seg på høye nivåer, noe som ytterligere øker virkningen av sølvmaterialkostnadene på produksjon av elektroniske keramiske elektroder. De relativt tykke sølvlagene som produseres ved konvensjonell sølvpastatrykking og brenning eller våtforsølvningsprosesser kan føre til betydelig sølvforbruk. Ved storvolumproduksjon øker dette direkte materialkostnaden per komponent.
I tillegg øker tørke- og høytemperaturbrenningstrinnene som kreves for sølvpastatrykk, samt forbehandling, sensibilisering og aktivering, skylling og tørketrinn involvert i våtforsølving, ytterligere energiforbruket, produksjonstiden og prosesskontrollkostnadene.
3. Vakuummagnetronsputtering for å balansere filmytelse og kostnadskontroll
Vakuummagnetronsputtering er en PVD-prosess der høyenergipartikler bombarderer et metallisk mål under vakuum, noe som fører til at målatomer blir sputtert og avsatt på den keramiske overflaten for å danne en jevn og tett metallisk film.
I henhold til de spesifikke produktkravene kan elektroden ha en flerlagsstruktur bestående av et Ti- eller NiCr-heftlag kombinert med et ledende Cu- eller Ag-lag, med en total filmtykkelse kontrollert til omtrent 6–7 μm. Sammenlignet med en konvensjonell sølvlagstykkelse på omtrent 20 μm, kan denne tilnærmingen redusere unødvendig sølvtykkelse og forbruk av edelmetaller, og dermed senke materialkostnadene i storskalaproduksjon.
Vakuumbelegningsprosessen kan strømlinjeformes til rengjøring og lasting, vakuumavsetning og inspeksjon, noe som reduserer prosesstrinn som utbrenthet av bindemiddel, høytemperaturbrenning og flere våtkjemiske behandlinger. Kombinert med presis filmtykkelseskontroll og dedikerte maskeringsfester kan prosessen forbedre konsistensen til de avsatte filmene på de øvre og nedre overflatene, samtidig som sideflatene holdes elektrisk isolerte.
4. Zhenhua Vacuums sølvmetalliseringsløsning for elektronisk keramikk
Zhenhua Vacuums produksjonslinje for elektronisk keramisk sølvmetallisering kan konfigureres med Ti, NiCr, Cu, Ag og andre beleggmaterialer i henhold til kundens prosesskrav. Flere metalllag kan avsettes på øvre og nedre overflater av keramiske komponenter i samme vakuumsyklus, noe som gir en vakuumbeleggløsning med høy gjennomstrømning for elektrodemetallisering av varistorer, termistorer, keramiske kondensatorer og andre elektroniske keramiske komponenter.
Fordeler med utstyr
1. Avansert prosessteknologi
Systemet benytter vakuummagnetronsputterteknologi for metallisering av elektroniske keramiske elektroder. Relaterte teknologier er beskyttet av proprietære oppfinnelsespatenter, noe som muliggjør presis elektrodeavsetning og forbedret konsistens fra batch til batch.
2. Ytelses- og kostnadsfordeler
Gjennom flerlagsfilmarkitektur og presis kontroll av filmtykkelsen kan prosessen oppfylle kravene til heftstyrke, elektrisk ledningsevne og loddbarhet, samtidig som den reduserer sølvforbruket og forenkler produksjonstrinnene, og dermed senker produksjonskostnadene i storskalaproduksjon.
3. Omfattende ingeniørerfaring
Med mer enn 30 års erfaring i vakuumbeleggindustrien har Zhenhua Vacuum etablert profesjonelle prosesslaboratorier og ingeniørteam som er i stand til å tilby teknisk støtte gjennom hele prosessen, fra prosessutvikling og prøvevalidering til pilotproduksjon og masseproduksjon.
4. Tilpassede løsninger og konfidensialitet
Utstyr og prosessløsninger kan tilpasses i henhold til kundens produktspesifikasjoner, produksjonskapasitet og krav til flerlagsbelegg. Zhenhua Vacuum opprettholder også streng beskyttelse av kundens immaterielle rettigheter og tekniske dokumentasjon.
Bruksområder
Utstyret kan avsette Ti, NiCr, Cu, Ag og andre metallfilmer, noe som gjør det egnet for elektrodemetallisering av elektroniske keramiske komponenter som varistorer, termistorer og keramiske kondensatorer. Teknologien kan også utvides til bruksområder som inkluderer keramiske substrater og keramiske LED-pakker.
5. Konklusjon
Med vedvarende høye sølvpriser og stadig strengere krav til konsistens og pålitelighet i produksjon av elektroniske komponenter, gir vakuummagnetronsputtering en effektiv metalliseringsløsning for elektronisk keramikk. Med sine fordeler i redusert filmtykkelse, jevn avsetning og presis tykkelseskontroll, tilbyr prosessen en praktisk tilnærming til å balansere beleggytelse, produksjonseffektivitet og materialkostnader.
Zhenhua Vacuum vil fortsette å optimalisere utstyr, beleggprosesser og automatiseringssystemer rundt kravene til elektronisk keramisk sølvmetallisering, og gi kundene teknisk støtte gjennom hele produksjonssyklusen, fra FoU-validering og pilotproduksjon til storskala produksjon.
– Denne artikkelen ble publisert av produsent av vakuumbeleggsutstyr Zhenhua Vakuum
Publisert: 14. august 2026