Elektrikli Bileşenler Prosesinde Metalize Seramiklerin İyileştirilmesi ve Uygulanması

Seramik-metal bağlama teknolojisi, elektronik vakum cihazlarının üretiminde önemli bir süreçtir; %95 alümina seramik ve onun aktifleştirilmiş molibden-manganez metalizasyon yöntemi en yaygın kullanılanıdır. Gerçek üretimde metalizasyon prosesi sıklıkla düşük mukavemet, eşit olmayan macun kalınlığı, anormal kırılma modları, metalize yüzeyde ışık iletimi ve oksidasyon gibi ürün verimini ve güvenilirliğini doğrudan etkileyen sorunlarla karşı karşıya kalır. Bu nedenle, ürün kalitesinin istikrarını ve tutarlılığını sağlamak amacıyla Elektrikli Bileşenler için Metalize Seramik prosesinin sürekli optimizasyonu, yüksek-güvenilirliğe sahip vakumlu elektronik cihazların üretimi açısından büyük önem taşımaktadır.

Aktifleştirilmiş molibden-manganez yöntemi esasen sıvı-fazlı sinterleme toz metalurjisi işlemidir. Metalleştirme kalitesi, Güç Yarı İletkenleri için Metalize Seramik Muhafazanın doğal özelliklerine ve metalleştirme işleminin uyumluluğuna bağlıdır. Metalize katmanın mikro yapısını ve kaynak performansını etkileyen temel faktörler şunları içerir: metalizasyon formülasyonu, ham madde parçacık boyutu, aktivatör oranı, metalize katman kalınlığı ve tekdüzeliği, sinterleme rejimi ve nikel katman kalitesi. Bu faktörler toplu olarak Yüksek-Mukavemetli Metalize Seramik Bileşenlerin bağlanma gücünü ve hermetikliğini belirler.

Parçacık boyutu ve şekli sinterleme yoğunluğunu, sinterleme sıcaklığını ve mikro yapıyı doğrudan etkiler. Küçük ve yuvarlak parçacıkların kullanılması, daha düşük sıcaklıklarda mikro yapı yoğunlaşmasının sağlanmasına yardımcı olur. Parçacık boyutunu ve şeklini sağlamak için aşağıdaki önlemler gereklidir: yüksek-verimli öğütme ekipmanı seçin; farklı malzemelere göre en uygun yükleme ve öğütme süresini belirlemek; büyük, orta ve küçük toplardan oluşan 5:3:2 oranında karıştırılmış 10-35 mm aşınmaya-dirençli akik topları kullanarak malzeme-bilya{-oranı ve öğütme topu karışım oranını ayarlayın; malzeme-top oranı 1:(1,5-2,5) olarak kontrol edilir; Artan yüzey enerjisinden dolayı öğütme işlemi sırasında oluşan topakları azaltmak ve böylece toz özelliklerini iyileştirmek için uygun bir dağıtıcı seçin.

Sinterleme sıcaklığı, Alümina Metalize Seramiklerin kalitesinde belirleyici bir faktördür ve molibden partikül sinterlemesini, bileşen kimyasal reaksiyonlarını ve eriyik penetrasyonunu doğrudan etkiler. Metalizasyon formülünü ve seramik gövdeyi belirledikten sonra sinterleme sıcaklığının hassas kontrolü çok önemlidir.

Öncelikle fırın sıcaklığı doğru bir şekilde ölçülmeli, termokupllar düzenli olarak kalibre edilmeli ve ölçüm doğruluğunu ±2 dereceye kadar artırmak için hassas bir sıcaklık ölçüm halkası kullanılmalıdır. Metalizasyon sıcaklık rejiminin ön tespiti için aktivatörün tipine ve oranına göre faz diyagramı analizi yapılmalıdır.

Farklı hassas metalize seramikler için, sinterleme rejimindeki sıcaklık gradyanı, maksimum sıcaklık, bekletme süresi ve fırın atmosferi değiştirilerek optimizasyon deneyleri yapılmalıdır. Çekme mukavemeti testi ve metalografik gözlem ile birleştirildiğinde uygun bir metalizasyon sinterleme rejimi elde edilebilir.

Geleneksel molibden-manganez yöntemiyle karşılaştırıldığında, aktifleştirilmiş molibden-manganez yöntemi sinterleme süresini kısaltabilir ve sinterleme oranını artırabilir. Sinterleme sıcaklığında, sıvı-faz-kaynaklı kütle geçişi, katı-faz difüzyonundan daha hızlıdır, sonuçta sinterlenmiş malzeme içindeki gözenekleri doldurur ve elektrikli bileşenler için yoğun, yüksek-performanslı sinterlenmiş metalize alüminyum seramikler elde edilir. Çalışmalar, sıvı faz içeriği %30'un (hacim oranı) altında olduğunda, yalnızca parçacıkların yeniden düzenlenmesi yoluyla yoğunlaşmanın sağlanmasının zor olduğunu göstermiştir.

Çok düşük bir aktivatör oranı, molibden tozu gözeneklerinin eriyik tarafından doldurulmaması nedeniyle tamamlanmamış bir metalizasyon katmanıyla sonuçlanır; çok yüksek bir oran, eriyiğin yüzeye çıkmasına neden olarak daha sonraki nikel kaplama kalitesini etkileyebilir. Sinterlenmiş nikel prosesi kullanılırsa aktivatör oranı uygun şekilde arttırılabilir. Aktivatör oranını ayarlayarak ve çekme testleri ve metalografik analiz gerçekleştirerek, farklı alüminyum seramik parçaların hassas şekilde işlenmesi için en uygun oran belirlenebilir.

Metalizasyon macununu uygulamak için serigrafi baskının kullanılması, molibden-manganez katmanı kalınlığının daha hassas şekilde kontrol edilmesine ve tutarlılığın önemli ölçüde iyileştirilmesine olanak tanır. Temel işlem kontrol noktaları şunları içerir: çözünen-/-çözücü oranına ve yapışkan viskozitesi tercihen 2 ile 6 Pa·s arasında olan baskı yapışkanının formülasyonu; toz-/yapışkan oranı, baskı etkisini ve metalizasyon gücünü doğrudan etkiler; en uygun oran (2-3):1'dir; elek malzemesi ve ağ boyutunun seçimi kapsamlı testler gerektirir; sileceğin sertliği ve aşınma direnci kaplamanın bütünlüğünü etkiler; sıcaklık, baskı yapıştırıcısının viskozitesine duyarlıdır ve kaplama kalınlığının stabil olmasını sağlamak için oda sıcaklığının 25±2 derecede kontrol edilmesi gerekir. Metalize Seramik katmanın kalınlığını tespit etmek için X-ışını floresans kalınlık ölçerler kullanılır ve metalize kaplama kalınlığının molibden parçacıklarının kalınlığının 5-10 katı olmasını sağlar.

Metal parçalara kaynak yapılmasını sağlamak için molibden-manganez tabakası üzerinde nitrojen kaplama gereklidir. Geleneksel elektrokaplama işlemleri, atık su deşarjının çevreyi olumsuz etkilemesiyle çevre sorunlarına yol açmaktadır. Son yıllarda nikel tozu saflığı ve sinterleme performansındaki önemli gelişmelerle birlikte sinterlenmiş nikel işlemleri olgunlaştı. Yüksek-kaliteli nikel tozu kullanılarak hazırlanan sinterlenmiş nikel tabakaları, görünüm olarak elektrolizle kaplanmış nikel ürünlerden ayırt edilemeyecek kadar ince, yoğun ve parlak bir yüzeye sahiptir ve eşit kalınlık sergiler.

Sinterlenmiş nikel işlemi, atık suyun elektrokaplamadan kaynaklanan kirlilik sorunlarını tamamen ortadan kaldırır ve çekme mukavemeti ve kırılma modunda elektroliz kaplama nikel seramik metalizasyon ile karşılaştırılabilir. Mikroyapısal gözlem, optimize edilmiş metalizasyon formülünün ve sinterlenmiş nikel işleminin iyi-eşleştiğini ve kapalı kırılma yüzeyinde ideal bir seramik-bağlı kırılma modu sergilediğini göstermektedir. Metalizasyon seramik bağı, katmanlara ayrılma veya gözeneklilik kusurları olmaksızın sıkıdır.

Farklı içinhassas metalize seramikler, optimum metalleştirme formülü ve buna karşılık gelen harmanlama yöntemleri, kaplama yöntemleri, sinterleme rejimleri ve molibden-manganez ve nikel katmanlarının uygun kalınlıkları ve yoğunlukları, metalleştirme kalitesinin sağlanması için çok önemlidir. Sistematik deneyler yoluyla proses parametrelerini optimize ederek, metalizasyon katmanının mikro yapısı etkili bir şekilde kontrol edilebilir, bu da yüksek sızdırmazlık mukavemetine ve iyi tutarlılığa sahip seramik metalizasyonla sonuçlanır, böylece vakumlu elektronik cihazlar için yüksek-güvenilirlik sızdırmazlık gereksinimleri karşılanır.

Metalize seramik bileşenler veya özelleştirilmiş çözümler hakkında daha fazla teknik bilgi için lütfen profesyonel destek için mühendislik ekibimizle iletişime geçin.