氧化鋁陶瓷板黃銅板低溫貼合

氧化鋁陶瓷板與黃銅貼合件

本次測試案例為氧化鋁陶瓷板與黃銅板的整面貼合。產品規劃在貼合後,再於陶瓷表面進行鍍銅並配置晶片;下層黃銅則預留作為後續散熱結構加工的基礎,協助處理元件運作產生的熱量。

由於陶瓷板厚度較薄,加工溫度過高或受力不均都可能增加碎裂風險;另一方面,陶瓷與黃銅的熱膨脹特性不同,升溫與冷卻也可能造成不平整。因此,本案以不超過250°C的低溫貼合製程進行測試,以降低高溫造成的材料變形、氧化及陶瓷損傷。

氧化鋁陶瓷板與黃銅低溫貼合件

陶瓷具有絕緣、耐熱等材料特性,金屬則可進一步製作導熱或散熱結構。當產品同時需要陶瓷表面功能與金屬支撐或散熱設計時,可依材料、尺寸及後續用途,評估採用陶瓷板與金屬板兩層低溫貼合。

氧化鋁陶瓷板與黃銅貼合件

氧化鋁陶瓷板與黃銅低溫貼合結構分層圖
由上而下為氧化鋁陶瓷板、接合層與黃銅板;圖示厚度不代表實際比例。

氧化鋁陶瓷板+黃銅低溫貼合規格

兩層貼合材料氧化鋁陶瓷板(Al₂O₃)+黃銅板陶瓷板與黃銅板為同一件兩層貼合組件
測試尺寸130 × 130 mm
材料厚度陶瓷1.0 mm/黃銅1.5 mm
結構兩層整面貼合(一體組件)
貼合溫度不超過250°C
接合層厚度兩層原厚度合計外,增加量不超過0.05 mm
材料供應可依庫存及規格評估帶料製作

上述數據為本次測試製程條件,並非所有產品的固定規格。實際可製作尺寸、材料厚度、總厚度公差及允收標準,仍需依客戶圖面、材料狀況與使用需求個別評估。

為什麼陶瓷與金屬貼合需要低溫控制?

降低薄陶瓷受熱碎裂風險

陶瓷耐熱,但同時具有較脆、對局部應力敏感的特性。尤其陶瓷板厚度較薄時,如果升溫過高、加熱時間過長或治具壓力分布不均,可能造成裂紋、崩角或碎裂。低溫貼合的重點,是在完成接合的同時,減少材料承受不必要的高溫負荷。

減少異材熱膨脹造成的不平整

黃銅與氧化鋁陶瓷的熱膨脹行為不同。貼合製程經歷升溫與冷卻後,兩種材料的尺寸變化量並不一致,可能形成殘留應力與輕微翹曲。降低製程溫度並控制加熱時間、加壓狀態及冷卻條件,有助於減少不平整狀況。

控制黃銅表面氧化程度

黃銅受熱後無可避免可能產生一定程度的氧化與色澤變化。製程控制需避免嚴重黑化,同時兼顧貼合完整性。若成品另有外觀、鍍層或後續加工要求,建議測試階段先確認可接受的表面狀態。

低溫貼合後的氧化鋁陶瓷板表面
貼合後的氧化鋁陶瓷表面
低溫貼合後的黃銅板表面
黃銅板受熱產生的自然氧化色澤

陶瓷與黃銅低溫貼合製程重點

  1. 確認產品用途與後續製程:了解陶瓷表面是否需要鍍銅、承載晶片,以及黃銅層是否需再加工為散熱結構。
  2. 確認材料與圖面:確認陶瓷種類、金屬材質、各層厚度、外形尺寸、總厚度與可接受的平整度;如有既有樣品或2D圖面,可一併提供。
  3. 貼合前表面準備:陶瓷與金屬接合面需保持潔淨,並依材料狀況進行適當的貼合前處理。
  4. 治具定位與均勻加壓:依工件尺寸及形狀設計治具,協助兩層材料定位並維持適當且均勻的貼合壓力。
  5. 低溫條件控制:控制製程溫度不超過250°C,並搭配適當的加熱時間及冷卻條件,降低碎裂、氧化與翹曲風險。
  6. 外觀與接合確認:確認陶瓷面潔淨、無明顯殘膠或多餘接合材料,並檢查黃銅有無嚴重黑化及兩層貼合狀況。
製程資訊說明:實際使用的表面前處理、接合材料與製程參數,需依材料及產品條件進行評估,屬個別案件的製程設計內容。
氧化鋁陶瓷板與黃銅板低溫貼合側面
氧化鋁陶瓷板與黃銅板兩層低溫貼合側面

陶瓷除了黃銅,也可以貼合不鏽鋼嗎?

經測試,氧化鋁陶瓷板除了可與黃銅板進行兩層低溫貼合,也可依產品功能評估與不鏽鋼板貼合。不同金屬的熱膨脹、表面狀態、強度及後續用途並不相同,因此不能只更換材料名稱後沿用相同製程條件,仍需重新確認尺寸、厚度、接合面積、溫度與允收標準。

目前此項製程以陶瓷板+單一金屬板的兩層結構為主要評估方向。若產品包含孔洞、溝槽、台階或複雜外形,尤其貼合前的薄陶瓷板已有孔洞,可能提高破裂風險,需先提供完整圖面確認。

詢價與試作前需要提供哪些資料?

陶瓷與金屬屬異材接合,實際條件會受到材料、尺寸與後續用途影響。為利初步評估,建議提供以下資訊:

  1. 陶瓷種類、純度、厚度、外形尺寸及是否由客戶供料。
  2. 金屬材質為黃銅或不鏽鋼,以及材料厚度與表面狀態。
  3. 兩層排列方向、接合面積及貼合後總厚度公差。
  4. 平面度、外觀、接合完整性與表面氧化的允收標準。
  5. 後續是否需要鍍銅、加工散熱結構、安裝晶片或進行其他製程。
  6. 2D圖面、既有樣品、試作數量及預計交期。
  7. 是否需要材料證明或出貨檢驗報告;材料證明需依供料來源另行確認。

若尚未建立明確允收標準,可先安排測試製作,再由客戶依實際用途確認接合、平整度及外觀是否符合需求。若產品要求高精度平整度,則需另行進行細部溫度與製程測試,不能直接以一般貼合條件推定。

陶瓷與金屬低溫貼合需求

如有氧化鋁陶瓷板與黃銅板、不鏽鋼板兩層貼合需求,歡迎提供材質、尺寸、厚度、圖面、數量與後續用途,由信昌精密依實際條件評估。聯絡信箱:info@hcpm.com.tw

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