هسته اتمیزه تخلخل سرامیکی با مدار چاپی فیلم ضخیم قابل سفارش‌سازی

هسته‌های اتمیزه‌کننده حرارتی سرامیکی، اجزای اصلی دستگاه‌های الکترونیکی هستند، به ویژه دستگاه‌هایی که هنگام گرم شدن موجب سوختن نمی‌شوند. عملکرد اصلی آن‌ها "گرم کردن" است نه "سوختن"

I. فرآیند تولید و جریان هسته‌های اتمیز کربید سیلیسیم سرامیکی

تولید هسته‌های اتمیزه‌کننده سرامیکی کاربید سیلیسیم فرآیندی است که شامل علم مواد و تولید دقیق است و اساس آن، تهیه بدنه‌های سرامیکی کاربید سیلیسیم با ساختار ریز متخلخل می‌باشد.

فرآیند اصلی به شرح زیر است:

1. آماده‌سازی مواد اولیه

• ماده اولیه: از پودر کربید سیلیسیم با خلوص بالا و بسیار ریز استفاده می‌شود.

اندازه ذرات و خلوص پودر به طور مستقیم بر تخلخل، استحکام و هدایت حرارتی محصول نهایی تأثیر می‌گذارد.

• عوامل تشکیل حفره: افزودن عوامل خاص تشکیل حفره، مانند نشاسته، میکروکره‌های پلیمری و غیره.

این مواد در طول فرآیند سینتر کردن بعدی تجزیه می شوند یا فروریز می شوند و منافذ پیش تعیین شده را ترک می کنند.

• چسب دهنده: مقدار کمی چسب موقت اضافه می‌شود تا در مرحله قالب‌گیری پودر قابل شکل‌دهی باشد.

۲. مخلوط کردن و همگونی سازی

پودر کربید سیلیکون، عامل تشکیل حفره و باندر را در نسبت های دقیق مخلوط کنید و آنها را با استفاده از آسیاب توپ و روش های دیگر به طور کامل همگن کنید تا توزیع یکنواخت اجزای موجود را تضمین کنید.

۳. فرآوری قالب

این یک مرحله حیاتی در شکل گیری شکل اولیه هسته ی اتم است.

روش های رایج عبارتند از:

• قالب‌گیری توسط فشار خشک: پودر مخلوط‌شده در قالب ریخته شده و تحت فشار بالا فشرده می‌شود تا شکل مشخصی (مانند استوانه‌ای یا صفحه‌ای) ایجاد شود.
• قالب‌گیری تزریقی: مخلوط حرارت دیده و پلاستیکی می‌شود و سپس به داخل قالب تزریق می‌شود که برای تولید قطعات با اشکال پیچیده‌تر مناسب است.
• قالب‌گیری با ریختن لایه نازک: مخلوط با حلال ترکیب شده تا سوسپانسیون تشکیل شود و سپس یک ورق نازک با استفاده از یک لبه‌کش ساخته می‌شود که می‌تواند برای ساخت فیلم‌های گرمایشی تخت استفاده شود.

4. تف جوشی

این مهم‌ترین مرحله در کل فرآیند است.

اجسام خام تشکیل‌شده در کوره‌های سینتر کاری دمای بالا قرار داده شده و تحت پردازش دمای بالا در محیطی محافظت‌شده با گازهای بی‌اثر مانند آرگون قرار می‌گیرند.

• تجزیه فرآیند:
• مرحله تجزیه و تبخیر چسب: دمای محیط به آرامی افزایش می‌یابد تا چسب و عامل تشکیل حفره تجزیه شده و تبخیر شوند.
• مرحله سینتر کردن دمای بالا: افزایش دما به بیش از ۱۶۰۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد، که اجازه می‌دهد ذرات کاربید سیلیسیم از طریق انتشار فاز جامد یا سینتر شدن فاز مایع به هم پیوند بخورند و ساختار شبکه‌ای سه‌بعدی متراکم و با استحکام بالا را تشکیل دهند.

فضای باقی‌مانده پس از تبخیر عامل تشکیل حفره، یک شبکه پیچیده از منافذ میکرونی را ایجاد می‌کند.

با کنترل دقیق دمای سینتر، زمان و جو، تخلخل، اندازه منافذ و توزیع آن‌ها در محصول نهایی به‌طور دقیق قابل تنظیم است.

5. آماده‌سازی الکترودهای فلزی

بدنه سرامیکی متخلخل سینترشده خود به‌خود غیرهادی است و نیازمند پوشش‌دهی یا تعبیه الکترودهای فلزی در نواحی مشخصی می‌باشد.

معمولاً از خمیرهای هادی مانند خمیر نقره و خمیر پالادیوم-نقره با استفاده از روش صفحه‌چاپی یا پاشش روی سطح سرامیک قرار داده می‌شود و سپس الکترود فلزی از طریق سینتر دوم (سینتر دمای پایین) به‌صورت محکمی به بستر سرامیکی متصل می‌گردد.

6. پردازش نهایی و بازرسی

محصولات نهایی را برش داده و تمیز می‌کنند تا لبه‌های تیز و ناخالصی‌ها حذف شوند.

آزمون‌های دقیق عملکردی انجام می‌شود، شامل مقدار مقاومت، تخلخل، توزیع اندازه منافذ، عیوب ظاهری و غیره، تا اطمینان حاصل شود که عملکرد هر هسته افشان‌کننده یکسان است.

۷. مزیت هسته اتمیز کننده متخلخل SiC:

• بی‌اثری شیمیایی: کاربید سیلیسیم پایداری شیمیایی عالی دارد و با اکثر مایعات واکنش نمی‌دهد.
• مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا: این ماده در محیط‌های کاری با دمای بالا مقاومت قوی در برابر اکسیداسیون دارد، مستعد پیر شدن نیست و عملکرد آن به آرامی کاهش می‌یابد.
• استحکام مکانیکی بالا: ساختار سرامیک کاربید سیلیسیم سینتر شده محکم است، مقاوم در برابر سایش بوده و معمولاً عمر مفید طولانی‌تری نسبت به هسته‌های سیم پیچ مرسوم از جنس پنبه دارد.

مشخصات فنی

هسته پاشش‌کننده سرامیکی در مقایسه با دستگاه‌های پاشش سنتی مبتنی بر هسته پنبه‌ای، تفاوت‌های زیر را دارد: