Verbesserung und Praxis metallisierter Keramik für elektrische Komponenten

Die Keramik-{0}}Metallverbindungstechnologie ist ein Schlüsselprozess bei der Herstellung elektronischer Vakuumgeräte, wobei 95 % Aluminiumoxidkeramik und ihre aktivierte Molybdän--Mangan-Metallisierungsmethode am weitesten verbreitet sind. In der tatsächlichen Produktion stößt der Metallisierungsprozess häufig auf Probleme wie geringe Festigkeit, ungleichmäßige Pastendicke, abnormale Brucharten, Lichtdurchlässigkeit auf der metallisierten Oberfläche und Oxidation, was sich direkt auf die Produktausbeute und -zuverlässigkeit auswirkt. Daher ist die kontinuierliche Optimierung des Prozesses „Metallisierte Keramik für elektrische Komponenten“ zur Gewährleistung der Stabilität und Konsistenz der Produktqualität von großer Bedeutung für die Herstellung hochzuverlässiger elektronischer Vakuumgeräte.

Bei der Methode mit aktiviertem Molybdän-Mangan handelt es sich im Wesentlichen um einen pulvermetallurgischen Prozess der Flüssigphasensinterung. Seine Metallisierungsqualität hängt von den inhärenten Eigenschaften des metallisierten Keramikgehäuses für Leistungshalbleiter und der Kompatibilität des Metallisierungsprozesses ab. Zu den Schlüsselfaktoren, die die Mikrostruktur und die Schweißleistung der metallisierten Schicht beeinflussen, gehören: Metallisierungsformulierung, Partikelgröße des Rohmaterials, Aktivatorverhältnis, Dicke und Gleichmäßigkeit der metallisierten Schicht, Sinterregime und Qualität der Nickelschicht. Diese Faktoren bestimmen gemeinsam die Bindungsstärke und Hermetik hochfester metallisierter Keramikkomponenten.

Partikelgröße und -form wirken sich direkt auf die Sinterdichte, die Sintertemperatur und die Mikrostruktur aus. Die Verwendung kleiner und runder Partikel trägt dazu bei, die Mikrostrukturverdichtung bei niedrigeren Temperaturen zu erreichen. Um die Partikelgröße und -form sicherzustellen, sind folgende Maßnahmen erforderlich: Auswahl hocheffizienter Mahlgeräte; Bestimmen Sie die optimale Lade- und Schleifzeit basierend auf verschiedenen Materialien. Passen Sie das Material-zu-Kugel-Verhältnis und das Mahlkugel-Mischungsverhältnis an, indem Sie 10-35 mm verschleißfeste-Achatkugeln verwenden, die im Verhältnis 5:3:2 aus großen, mittleren und kleinen Kugeln gemischt werden, wobei das Material-zu-Kugel-Verhältnis auf 1:(1,5–2,5) eingestellt wird; Wählen Sie ein geeignetes Dispergiermittel, um die während des Mahlvorgangs aufgrund der erhöhten Oberflächenenergie entstehenden Agglomerate zu reduzieren und so die Pulvereigenschaften zu verbessern.

Die Sintertemperatur ist ein entscheidender Faktor für die Qualität von Aluminiumoxid-metallisierten Keramiken und wirkt sich direkt auf das Sintern der Molybdänpartikel, die chemischen Reaktionen der Komponenten und das Eindringen der Schmelze aus. Nach der Festlegung der Metallisierungsformel und des Keramikkörpers ist die genaue Kontrolle der Sintertemperatur von entscheidender Bedeutung.

Zunächst sollte die Ofentemperatur genau gemessen, die Thermoelemente regelmäßig kalibriert und ein Präzisions-Temperaturmessring verwendet werden, um die Messgenauigkeit auf ±2 Grad zu verbessern. Eine Phasendiagrammanalyse sollte basierend auf der Art und dem Anteil des Aktivators durchgeführt werden, um vorab das Metallisierungstemperaturregime zu bestimmen.

Für verschiedene präzisionsmetallisierte Keramiken sollten Optimierungsexperimente durchgeführt werden, indem der Temperaturgradient, die maximale Temperatur, die Haltezeit und die Ofenatmosphäre im Sinterregime geändert werden. In Kombination mit Zugfestigkeitstests und metallografischer Beobachtung kann ein geeignetes Metallisierungs-Sinterregime ermittelt werden.

Im Vergleich zur herkömmlichen Molybdän--Mangan-Methode kann die aktivierte Molybdän--Mangan-Methode die Sinterzeit verkürzen und die Sinterrate erhöhen. Bei der Sintertemperatur ist die durch die flüssige -Phase-induzierte Massenmigration schneller als die feste -Phasendiffusion, wodurch letztendlich die Poren im gesinterten Material gefüllt werden und dichte, hochleistungsfähige, gesinterte metallisierte Aluminiumkeramiken für elektrische Komponenten erhalten werden. Studien haben gezeigt, dass es schwierig ist, eine Verdichtung allein durch Partikelumlagerung zu erreichen, wenn der Flüssigphasengehalt unter 30 % (Volumenverhältnis) liegt.

Ein zu niedriges Aktivatorverhältnis führt zu einer unvollständigen Metallisierungsschicht, wobei die Poren des Molybdänpulvers nicht durch die Schmelze gefüllt werden; Ein zu hohes Verhältnis kann dazu führen, dass die Schmelze an die Oberfläche wandert und die Qualität der anschließenden Vernickelung beeinträchtigt wird. Wenn ein Sinter-Nickel-Verfahren verwendet wird, kann das Aktivatorverhältnis entsprechend erhöht werden. Durch die Anpassung des Aktivatorverhältnisses und die Durchführung von Zugversuchen und metallografischen Analysen kann das optimale Verhältnis für die Präzisionsbearbeitung verschiedener Aluminiumkeramikteile ermittelt werden.

Die Verwendung von Siebdruck zum Auftragen der Metallisierungspaste ermöglicht eine genauere Kontrolle der Dicke der Molybdän-{0}Mangan-Schicht und eine deutlich verbesserte Konsistenz. Zu den wichtigsten Prozesskontrollpunkten gehören: die Formulierung des Druckklebstoffs mit einem Verhältnis von gelöstem Stoff zu - und einer Klebstoffviskosität vorzugsweise zwischen 2 und 6 Pa·s; Das Verhältnis von Pulver-zu -Klebstoff wirkt sich direkt auf den Druckeffekt und die Metallisierungsstärke aus, wobei das optimale Verhältnis (2-3):1 ist; die Auswahl des Siebmaterials und der Maschenweite erfordert umfangreiche Tests; die Härte und Abriebfestigkeit des Rakels beeinflussen die Gleichmäßigkeit der Beschichtung; Die Temperatur hängt von der Viskosität des Druckklebstoffs ab und die Raumtemperatur muss auf 25 ± 2 Grad kontrolliert werden, um eine stabile Beschichtungsdicke zu gewährleisten. Röntgenfluoreszenz-Dickenmessgeräte werden verwendet, um die Dicke der metallisierten Keramikschicht zu ermitteln und sicherzustellen, dass die Dicke der metallisierten Beschichtung das 5- bis 10-fache der Dicke der Molybdänpartikel beträgt.

Auf der Molybdän-Manganschicht ist eine Stickstoffbeschichtung erforderlich, um das Schweißen mit den Metallteilen zu ermöglichen. Herkömmliche Galvanisierungsverfahren stellen Umweltprobleme dar, da sich die Abwasserentsorgung negativ auf die Umwelt auswirkt. In den letzten Jahren sind die Verfahren zum Sintern von Nickel mit erheblichen Verbesserungen der Reinheit des Nickelpulvers und der Sinterleistung ausgereift. Gesinterte Nickelschichten, die aus hochwertigem Nickelpulver hergestellt werden, haben eine feine, dichte und helle Oberfläche, sind optisch nicht von galvanisierten Nickelprodukten zu unterscheiden und weisen eine gleichmäßige Dicke auf.

Das gesinterte Nickelverfahren vermeidet die durch Galvanisierungsabwässer verursachten Verschmutzungsprobleme vollständig und ist in Bezug auf Zugfestigkeit und Bruchart mit der galvanischen Nickelkeramikmetallisierung vergleichbar. Mikrostrukturelle Beobachtungen zeigen, dass die optimierte Metallisierungsformel und der Prozess des gesinterten Nickels gut zusammenpassen und einen idealen keramisch gebundenen Bruchmodus an der versiegelten Bruchfläche aufweisen. Die Metallisierungskeramikbindung ist fest, ohne Delamination oder Porositätsfehler.

Für verschiedenePräzisionsmetallisierte KeramikDie optimale Metallisierungsformel und die entsprechenden Chargenmethoden, Beschichtungsmethoden, Sinterverfahren sowie geeignete Dicken und Dichten der Molybdän--Mangan- und Nickelschichten sind entscheidend für die Sicherstellung der Metallisierungsqualität. Durch die Optimierung der Prozessparameter durch systematische Experimente kann die Mikrostruktur der Metallisierungsschicht effektiv gesteuert werden, was zu einer keramischen Metallisierung mit hoher Versiegelungsfestigkeit und guter Konsistenz führt und somit die strengen Anforderungen einer hochzuverlässigen Versiegelung für elektronische Vakuumgeräte erfüllt.

Für weitere technische Informationen zu metallisierten Keramikkomponenten oder kundenspezifischen Lösungen wenden Sie sich bitte an unser Engineering-Team für professionelle Unterstützung.