陶瓷基板以其低热阻、耐高压、高散热、寿命长等优良特性,在电子烟雾化以及加热不燃烧领域都具有非常广泛的应用前景。电子烟加热件的作用类似于电脑之于intel芯片,而陶瓷基板表面金属化线路是决定其实际应用的重要前提。

 

陶瓷雾化芯金属发热层的10种制备方法

图 Silmo 3.0陶瓷雾化芯 来自卓力能官微

 

陶瓷表面金属化工艺在电子陶瓷中应用领域较广,由于加热响应快,在电子烟领域应用也在逐步扩大。在小烟领域有麦克韦尔smoore的FEELM陶瓷雾化芯,卓力能ALD的SILMO、以及FXR,加热不燃烧HNB烟具中有IQOS的陶瓷发热片,以下为小编整理的部分陶瓷基体表面金属化的工艺介绍,以供参考;

 

1.厚膜技术

 

厚膜技术,通过在陶瓷上丝网印刷金属粉末浆料,再通过高温烧结脱脂使金属粉末熔融形成一个整体。

 

 

陶瓷雾化芯金属发热层的10种制备方法

图 厚膜印刷工艺流程

 

2.溅射覆铜(DPC-Direct Plate Copper)

 

溅射覆铜是指Direct Plate Copper(简称:DPC)表面采用真空溅镀方式实现薄膜金属化,再以黄光微影结合穿孔电镀方式实现高密度双面布线以及垂直互联。

陶瓷雾化芯金属发热层的10种制备方法

图 工艺流程  来自 电子陶瓷金属封接专辑

 

3.键合覆铜(DBC)

 

键合覆铜为Direct Bond Copper(简称:DPC),将铜箔敷接在陶瓷表面,在高温下,界面发生化学反应生成新物相 CuAlO2或朱致密地键合。这种工艺的优势在于适合二次蚀刻加工,铜层很厚,可靠性最高。

 

4.键合覆铝(DBA)

 

键合覆铝为Direct Bond Aluminum(简称:DPA),利用铝在液态下对陶瓷有着较好的润湿性以实现二者的敷接,通过将Al熔融直接在陶瓷表面润湿结合。当温度升至660 ℃以上时,固态铝发生液化,当液态铝润湿陶瓷表面后,随着温度的降低,铝直接在陶瓷表面提供的晶核结晶生长,冷却到室温实现两者的结合。

 

5.活性技术钎焊

 

陶瓷表面印刷活性金属焊料,将其与无氧铜箔在真空钎焊炉中焊接,采用PCB板湿法刻蚀工艺制作表面电路。钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件。

 

6.激光选区烧结(LAM)

 

利用高能激光束将陶瓷和金属离子态化,使二者牢固结合。

 

7.化学镀

 

化学镀技术是在金属的催化作用下,通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。

 

8.热喷涂

 

将熔融的喷涂材料(金属或非金属),通过高速气流使其雾化喷射在预处理的基体表面。

 

9.等离子喷涂

 

利用等离子弧把金属加热到熔融,再在等离子流牵引下撞击基体表面。

 

10.钼锰法

 

将钼锰粉末与有机结合剂混合成膏状,涂敷于陶瓷表面,在还原气氛中高温烧结获得金属化,然后再镀镍,最后与金属件用焊料进行钎焊。

 

电子烟作为一种口吸式产品,对食品安全级别要求较高,以上这几种方法在电子烟中采用最常见的是厚膜技术,在加热不燃烧和烟油型电子烟中加热体都有在应用。

 

陶瓷雾化芯金属发热层的10种制备方法

图 IQOS 陶瓷加热片 来自知乎

 

厚膜技术优势在于同一尺寸、阻值的产品,可以设计多种布线方案,获得不同效果的产品;对产品进行定向设计,获得最佳热分布的产品,达到良好的加热雾化效果,并提高热效率节省电量。

作者 xie, yao