Типичные дефекты и профилактика герметизации керамики с металлом — другой процесс, другие проблемы

1. Три наиболее распространенных дефекта CTMS

GTMS в предыдущей статье основан на прямой химической связи между стеклом и металлом; CTMS (герметизация керамики-металла) отличается — керамика и металлы не могут соединяться напрямую, и их необходимо соединять косвенно, посредством двухэтапного процесса «металлизация + пайка». Чем больше этапов процесса, тем соответственно различаются и типы дефектов. Три высокочастотных дефекта:

отслоение слоя металлизации — спеченный слой металлизации недостаточно прилегает к керамике и отслаивается при пайке; уплотнение полностью выходит из строя.

Пустоты при пайке — припой не полностью растекается между металлизированной керамической поверхностью и металлическим корпусом, оставляя пустоты. Пустоты уменьшают эффективную площадь уплотнения и вызывают локальную концентрацию напряжений, создавая опасность утечки.

Растрескивание керамики — после пайки и охлаждения в керамике появляются трещины, непосредственно разрушающие герметичность и изоляционные характеристики.

2. Коренные причины и предотвращение трех типов дефектов.

Три типа дефектов соответствуют трем направлениям предотвращения, при этом коренные причины и меры противодействия соответствуют один к одному:

Предотвращение отслаивания — первопричиной является неправильный состав пасты для металлизации, недостаточная температура спекания или некачественная шероховатость поверхности керамики; Противодействие – контроль качества слоя металлизации. Металлизация — это «душевный процесс» CTMS: он определяет, можно ли паять керамику. После спекания слой металлизации должен быть однородным по толщине и образовывать химически связанную переходную границу раздела с керамикой. Все керамические изделия Xuri серии HTCC, такие как SMT-11*9, следуют этому стандартному процессу металлизации.

После спекания необходимо нанести слой никеля в качестве переходного слоя припоя — никель хорошо смачивается обычными припоями, такими как эвтектика Ag-Cu.

Предотвращение пустот — основными причинами являются недостаточный поток наполнителя или неравномерное размещение; контрмерой является контроль процесса пайки: точно контролируйте количество наполнителя в соответствии с площадью сварки и предварительно размещайте его равномерно (в виде присадочной фольги или колец); паять в вакууме или восстановительной атмосфере во избежание окисления металлизированной поверхности, ухудшающего смачивание.

Предотвращение растрескивания — основной причиной является большое несоответствие КТР между керамикой и металлом, что приводит к чрезмерному остаточному напряжению после охлаждения; Контрмерой является двойной контроль структуры и процесса: использование сплавов с низким расширением, таких как ковар, для промежуточного переходного кольца, а также контроль температуры пайки и скорости охлаждения.

Предотвращение трех типов дефектов имеет разные фокусы: отслаивание регулируется металлизацией, пустоты - пайкой, растрескивание - структурой, но суть та же, что и для GTMS: только когда каждый параметр процесса остается в пределах своего окна, количество дефектов может оставаться под постоянным контролем.

[Глоссарий]

1. Металлизация : процесс формирования металлического слоя на керамической поверхности, чтобы керамику можно было паять.

2. Пустоты при пайке : микроскопические пустоты, образующиеся там, где припой не может полностью заполнить соединение, что снижает надежность герметизации.