Metalizace keramických substrátů metodou Cold Spray

Abstract

Cílem této práce bylo ověření a využití technologie Cold spray pro realizaci výkonových elektrických obvodů na keramických substrátech. Technologie Cold spray byla zvolena z důvodu možnosti snadné a rychlé depozice tlustých vodivých vrstev, což by mohlo nahradit pomalejší konvenční metody metalizace, jako je například DBC nebo AMB. Byl vyvinut způsob maskování pro selektivní nános vodivého materiálu. Byly vyzkoušeny různé materiály podkladové mezivrstvy, jež umožňují účinnější spojení mezi nanášeným materiálem a keramickým substrátem. Na vzorcích s naneseným vodivým materiálem byla provedena mikroskopická analýza, adhezní zkouška a zkouška tepelným šokem. Nanesené vrstvy se svými parametry podobaly či předčily vodivé vrstvy nanesené konvenčními technologiemi. Bylo ověřeno že je možné technologií Cold spray efektivně nanášet i tloušťky v řádu jednotek mm. Stanovení vhodných podmínek depozice, jako je pracovní tlak a teplota nosného plynu a rychlost depozice jsou klíčové pro správnou depozici, přičemž nevhodné parametry védou k poškození keramického substrátu a ke vzniku prasklin. Po úspěšném otestování vzorků a depozičních parametrů byl navržen a sestrojen demonstrátor - jednoduchý elektrický obvod pro ověření funkčnosti dané metody. Výsledkem této práce je úspěšné ověření funkčnosti a možností technologie Cold spray pro výrobu elektrických obvodů pro výkonové aplikace.