Типичные дефекты и профилактика металлокерамических пломб – разные процессы, разные задачи

1. Три наиболее распространенные ошибки CTMS

GTMS в предыдущей статье основывался на прямой химической связи между стеклом и металлом; CTMS (металлокерамическое уплотнение) отличается от других: керамика и металл не могут быть соединены напрямую и должны быть соединены косвенно посредством двухэтапного процесса «металлизация + пайка». Чем больше этапов процесса, тем больше типов дефектов. Три высокочастотных дефекта:

Слой металлизации отслаивается – спеченный слой металлизации не полностью сцепляется с керамикой и отслаивается при пайке; уплотнение полностью выходит из строя.

Пустоты при пайке . Припой не затекает должным образом между металлизированной керамической поверхностью и металлической оболочкой, оставляя пустоты. Пустоты уменьшают эффективную площадь уплотнения и вызывают локальную концентрацию напряжений, создавая опасность утечки.

Керамические трещины . Керамика трескается после пайки и охлаждения, напрямую разрушая герметичность и изоляционные свойства.

2. Коренные причины и предотвращение трех дефектов

Три типа дефектов соответствуют трем линиям защиты, а коренные причины и меры противодействия соответствуют один к одному:

Предотвратить растрескивание – основная причина – неправильная формула металлизационной суспензии, недостаточная температура спекания или некачественная шероховатость керамической поверхности; Противодействие – контроль качества слоя металлизации. Металлизация — это «душевный процесс» CTMS: он определяет, можно ли паять керамику. После спекания толщина слоя металлизации должна быть однородной и образовывать химически связанную переходную границу 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 при пайке - никель хорошо смачивается обычными припоями, такими как эвтектика серебро-медь.

Предотвратить пустоты – первопричина – недостаточный расход наполнителя или неравномерность укладки; Контрмерой является управление процессом пайки: точно контролируйте количество заполнения в зависимости от области запечатывания и равномерное предварительное расположение (например, заполняющая фольга или заполняющее кольцо); пайка в вакууме или восстановительной атмосфере для предотвращения окисления металлизированной поверхности и влияния на смачивание.

Предотвратить растрескивание – основная причина заключается в том, что КТР керамики и металла не совпадают, оставляя после охлаждения чрезмерные остаточные напряжения; Контрмерой является двойной контроль структуры и процесса: в промежуточном переходном кольце используются сплавы с низким расширением, такие как сплав Ковар, и контролируются температура пайки и скорость охлаждения.

Направление предотвращения этих трех типов дефектов различается - отслаивание контролируется металлизацией, образование пустот контролируется пайкой, а растрескивание контролируется структурой - но суть та же, что и у GTMS: только когда каждый параметр процесса удерживается в пределах своего окна, уровень дефектов всегда можно контролировать.

[Глоссарий]

1. Металлизация : процесс образования металлического слоя на поверхности керамики, позволяющий ее паять.

2. Пустоты при пайке : припой не может полностью заполнить крошечные пустоты, образующиеся в соединении, что снижает надежность герметизации.