傲世皇朝登陆！陶瓷与金属封接基础知识陶瓷与金属封接基础知识ContentsContents一、陶瓷与金属封接概述一、陶瓷与金属封接概述二、结构材料与焊料二、结构材料与焊料三、陶瓷与三、陶瓷与金属封金属封接结构接结构四、陶瓷金属化四、陶瓷金属化六、封接质量检测六、封接质量检测领导指示事项发展发展优势优势一、陶瓷与金属封接概述陶瓷与金属封接技术开端于二十世纪三十年代，德国首先将陶瓷金属化工艺应用到电子管外壳的封接上去。直到五十年代，由于Mo-Mn金属化工艺的出现，封接技术才进入了迅速发展时期，随着封接工艺的成熟及封接机理研究的逐步深入，进一步促进了封接技术的发展。陶瓷与金属封接件具有耐高温、绝缘性能好、机械强度高、高气密性等一系列优点。陶瓷还具有很强的防腐蚀能力，适用于恶劣的环境。陶瓷与金属封接技术指标可达到：绝缘电阻30000MΩ、介质耐电压1500Vr.m.s、气密性可达到10－3Pacm一、陶瓷与金属封接概述陶瓷金属应用半导体半导体新能源新能源宇航宇航石油钻探石油钻探陶瓷金属焊料1.Al2.BeO3.BN4.AlN1.可伐合金3.不锈钢4.低碳钢二、结构材料与焊料1.Ag2.Ag-Cu3.Cu4.Au-Cu5.Au-Ni特种陶瓷普通陶瓷氧化物陶瓷（Al2O3、BeO）日用陶瓷氮化物陶瓷（Si3N4、BN）碳化物陶瓷（SiC、ZrC）金属陶瓷（WC-Co硬质合金）建筑陶瓷电气绝缘陶瓷多孔陶瓷化工陶瓷2.1.1定义特种陶瓷：以纯度较高的人工合成化合物为主要原料。普通陶瓷：又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘土、石英、长二、结构材料与焊料2.1陶瓷材料2.1.3氧化铝陶瓷制作工艺流程2.1.2氧化铝陶瓷组成成分名称85%氧化铝瓷90%氧化铝瓷92%氧化铝瓷95%氧化铝瓷96%氧化铝瓷97%氧化铝瓷98%氧化铝瓷99%氧化铝瓷Al2O38590.0892.794.5896.6496.9898.4999.9SiO27.575.923.793.551.31.221,97CaO1.090.50.840.120.870.920.02MgO2.430.610.920.030.030.02Fe2O30.07K2O0.050.01Na2O0.530.01化学成分编号二、结构材料与焊料2.1.4氧化铝陶瓷成型工艺成型方法优缺点干压成型浆料含水3%~10%，仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm，长度与直径之比不大于41的物件，不适用于形状复杂的制品的成型。注浆成型浆料含水30%~50%，收缩大，外观尺寸要求无法保证。挤压成型适合圆柱状制品，不适用复杂形状制品。流延成型只能加工片状，不能加工形状复杂的制品。注射成型生坯密度均匀，产品尺寸精确可控，公差可达1％以下，可成型复杂形状的陶瓷异形件，但排蜡时间长，易造成坯体开裂、变形和空洞等缺陷。等静压成型浆料含水3%~10%，收缩小，设备成本高，不适合加工小件制品。热压注成型热压注压力0.3～0.5MPa，注射成型压力130MPa。凝胶注模成型工艺自动化程度较低，操作难度较大，固化可控性受到限制，批次间的性能不能保证。二、结构材料与焊料技术参数单位含量959999.7密度G/cm3.653.83.9硬度GPa13.11517.1挠曲强度MPa340310370弹性模量GPa300330350泊松比0.230.230.23最高使用温度0热膨胀系数10-6(40～800)7.8(20)222831抗热震性200200230介电强度10151515介电损耗角10-4介电常数9.29.89.9氧化铝2.1.5氧化铝技术参数二、结构材料与焊料部分定膨胀合金的化学成分（ω%）2.1定膨胀合金定膨胀合金主要用于与陶瓷及玻璃封接。要获得气密封接元器件，封接金属必须具有和陶瓷相近的线膨胀系数或一定的塑性。作为封接的两种材料，其线膨胀系数相差越大，封接金属的塑性越差，则封接面作附近的应力越大，封接件越易炸裂。因此，是否能获得高强度的封接件，主要取决于两者的线膨胀系数的差别和封接金属的塑性。二、结构材料与焊料部分定膨胀合金的线要获得和陶瓷的线膨胀系数相接近的金属或合金，有两个途径。一是选用无磁的难熔金属及其合金，主要利用其熔点高，固有的线膨胀系数小的特点。再就是利用铁磁物质的反常热膨胀，以降低基体的线膨胀系数而获得定膨胀合金。二、结构材料与焊料4J29、4J33、95%氧化铝陶瓷相对膨胀量与温度的关系二、结构材料与焊料2.2无氧铜二、结构材料与焊料铜具有高的电导率和热导率、良好的可焊性、优良的塑性和延展性、极好的冷加工性能且无磁性。含氧量是无氧铜最重要的性能之一，由于氧和铜固溶量很小，无氧铜中的氧实际是以CuO形式存在。高温下氢以很快的速度在铜中扩散，将CuO还原并产生大量的水蒸气。因而对氧含量必须进行严格限制。无氧铜的化学成分二、陶瓷与金属封接材料的分类铜的主要参数铜和陶瓷的线膨胀系数虽差很大，但由于铜的塑性良好，因此在某些情况下，可以进行非匹配封接。适当的熔点。良好的浸润性和填缝性能。能与母材发生作用，形成一定强度的冶金结合。具有稳定的均匀的组成。能满足产品使用要求。二、结构材料与焊料2.3焊料三、陶瓷与金属封接结构膨胀系数匹配原则低弹性模量原则热导率接近原则压应力原则减少应力原则避免应力集中原则过渡封接原则刀口封接原则挠性结构原则焊料优选原则封接结构分类三、陶瓷与金属封接结构四、陶瓷金属化陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属间的焊接。金属化所用原料及其配方是金属化的关键，不同陶瓷，配方也不同。金属化粉的粒度要细，一般为2μm~3μm，主体是难熔金属Mo，活化剂有MnO,SiO的目的是提高金属化的强度。常用Mo-Mn法金属化配方影响金属化质量的因素陶瓷1、Al2O3晶粒大小；2、陶瓷中玻璃相；3、陶瓷表面状态。玻璃相1、玻璃相粘度；2、玻璃相膨胀系数；3、玻璃相润湿性；金属化工艺1、温度；2、保温时间；3、气氛。钎焊工艺对金属化层影响1、焊料对金属化层浸蚀及二次金属化；2、钎焊过程中界面玻璃相析晶。金属化涂层1、Mo粉烧结；2、Mo在金属化层中比3、Mo粉粗细；4、金属化涂层厚度；5、涂层平整度。四、陶瓷金属化三要素：温度、保温时间、气氛。决定作用：陶瓷配方、金属化配方。0103020504五、封接质量检测测试手段介质耐压拉力测试密封性测试绝缘电阻万能试验测试机介质耐压测试仪绝缘电阻测试仪氦质谱检测仪