Keramik--auf-Lötbaugruppen und Metallisierungstechniken
Übersicht und technische Kernfunktion
Keramik--auf--Verbindungen kombinieren die hohe dielektrische und thermische Stabilität von Aluminiumoxidkeramik mit der Duktilität und Verbindungsvielfalt von hochschmelzenden Metallen. Diese Komponenten sind für Umgebungen mit hohem{{3}Vakuum, hoher-Spannung und extremen thermischen-Wechseln konzipiert, in denen herkömmliche Elastomerdichtungen oder Polymerklebstoffe versagen.
Wichtige Leistungsmerkmale
- Hermetische Abdichtung: Kann unter UHV-Bedingungen (Ultrahochvakuum) Heliumleckraten von < 10^-9 Pa*m3/s erreichen.
- Thermoschockbeständigkeit: Hält abrupten Temperaturübergängen von kryogenen Werten bis zu 600 Grad stand, ohne dass sich die Verbindung löst.
- Mechanische Integrität: Die Zugfestigkeit von Hartlötverbindungen übersteigt oft die Scherfestigkeit des keramischen Grundmaterials selbst.
Metallisierungs- und Lötprozess-Workflow
Die Herstellung einer zuverlässigen, hermetischen Verbindung zwischen einer nicht{0}metallischen Keramik und einem Metallleiter erfordert einen streng kontrollierten mehrstufigen Metallurgieprozess.
Aluminiumoxid-Isolatorsubstrat
Molybdän-Mangan (Mo-Mn) Beschichtung
Sintern im Wasserstoffofen (1300 Grad - 1500 Grad)
Galvanisierte Nickelschicht (2 - 5 µm)
Aktiv/Ag-Cu-Löten mit Metallbeschlägen (Kovar / SS304 / Kupfer)
Helium-Massenspektrometer-Dichtheitsprüfung
Oberflächenvorbereitung und Metallisierung:Wir verwenden das herkömmliche Molybdän-Mangan (Mo-Mn)-Pulververfahren, das im Siebdruck-auf gezielte Keramikoberflächen gedruckt oder aufgemalt wird und dann in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre gebrannt wird, um eine feste chemische -metallurgische Bindung zu bilden.
Galvanisieren:Über der Mo-Mn-Basisschicht wird eine dichte Nickelschicht galvanisiert, um Oxidation zu verhindern und die Benetzung während des anschließenden Lötvorgangs zu optimieren.
Hartlotlegierungen:Verwendung hochreiner eutektischer Füllmetalle aus Silber-Kupfer (Ag-Cu) (z. B. Cusil) unter Vakuum oder Schutzgasatmosphären, um Komponenten mit angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) zu verbinden.
Gängige Materialkombinationen und CTE-Anpassung
Eine primäre Fehlerursache beim Hartlöten von Keramik-auf-Metallen ist die thermische Spannung, die durch nicht übereinstimmende Werte des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen der Keramik und den Metallteilen hervorgerufen wird.
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Metalllegierung |
WAK (10^-6/K bei 20-500 Grad) |
95 % / 99 % Aluminiumoxid-CTE |
Primäre technische Anwendung |
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Kovar (Fe-Ni-Co) |
5.1 - 5.3 |
7.5 - 8.2 |
Röntgenröhren, Vakuum-Leistungsschalter, elektronische Vakuumröhren |
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OFHC-Kupfer |
16.5 |
7.5 - 8.2 |
Hochstromdurchführungen (unter Verwendung konischer Entlastungsverbindungen) |
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Edelstahl 304/316L |
16.0 - 17.5 |
7.5 - 8.2 |
Flansch-Vakuumbremsen, Sichtfenster für Instrumentierung |
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Titan (Grad 2/5) |
8.6 - 9.0 |
7.5 - 8.2 |
Gehäuse für medizinische Implantate, Sensorkörper für die Luft- und Raumfahrt |
Qualitätssicherung und Hermetikprüfung
Da diese Baugruppen häufig als kritische Barrieren in Halbleiterkammern und Luft- und Raumfahrtsystemen dienen, wird eine 100-prozentige Überprüfung erzwungen:
Helium-Leckerkennung:Jede gelötete Baugruppe wird mit hochempfindlichen Massenspektrometer-Leckdetektoren unter Vakuum getestet.
Zerstörende Scherprüfung:Regelmäßiges Ziehen von Proben, um zu überprüfen, ob die Bruchlasten der Verbindungsstellen die strukturellen Mindestschwellenwerte erreichen.
Röntgen-/Ultraschallbildgebung:Zerstörungsfreie-Bewertung interner Lötkehlen zur Erkennung von Hohlräumen, nicht-benetzten Zonen oder eingeschlossenen Mikro-Flussmitteltaschen.
Häufig gestellte Fragen
F: Wie hoch ist die maximale Ausheiztemperatur für Ihre Keramik-{1}Metallbaugruppen?
A: Standardbaugruppen, die Standard-Ag{0}}Cu-Füllmetalle verwenden, können wiederholten Vakuumausheizvorgängen bei bis zu 450 Grad standhalten. Für höhere thermische Anforderungen können Hochtemperatur-Edelmetalllotlegierungen (wie Gold-Kupfer oder Gold-Nickel) bis zu 700 Grad spezifiziert werden.
F: Wie mildert man die Ungleichheit der thermischen Ausdehnung zwischen Edelstahl und Aluminiumoxid?
A: Wir entwickeln Übergangsspannungs--Entlastungsgeometrien-wie dünnwandige Übergangsschürzen mit Federkanten-aus Kovar oder flexible Kupferhülsen-, die die thermischen Spannungsunterschiede beim Hochtemperaturlöten und thermischen Wechselbelastungen im Betrieb elastisch absorbieren.
F: Können Sie vom Kunden-gelieferte Metallkomponenten zum Löten verarbeiten?
A: Ja. Wir akzeptieren regelmäßig vom Kunden-spezifizierte Metallflansche, Stifte und Gehäusekomponenten (vorausgesetzt, Materialzertifikate und Sauberkeitsprotokolle werden eingehalten), um sie direkt auf unsere individuell-geformten Aluminiumoxid-Isolatoren zu löten.
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