A tecnologia de ligação-de metal cerâmico é um processo fundamental na fabricação de dispositivos eletrônicos a vácuo, sendo a cerâmica com 95% de alumina e seu método de metalização de molibdênio ativado-manganês o mais amplamente utilizado. Na produção real, o processo de metalização frequentemente enfrenta problemas como baixa resistência, espessura irregular da pasta, modos de fratura anormais, transmissão de luz na superfície metalizada e oxidação, afetando diretamente o rendimento e a confiabilidade do produto. Portanto, a otimização contínua do processo de Cerâmica Metalizada para Componentes Elétricos para garantir a estabilidade e a consistência da qualidade do produto é de grande importância para a fabricação de dispositivos eletrônicos a vácuo de alta{5}}confiabilidade.
O método de molibdênio-manganês ativado é essencialmente um processo de metalurgia do pó de sinterização em-fase líquida. Sua qualidade de metalização depende das características inerentes da Carcaça Cerâmica Metalizada para Semicondutores de Potência e da compatibilidade do processo de metalização. Os principais fatores que afetam a microestrutura e o desempenho da soldagem da camada metalizada incluem: formulação de metalização, tamanho de partícula da matéria-prima, proporção de ativador, espessura e uniformidade da camada metalizada, regime de sinterização e qualidade da camada de níquel. Esses fatores determinam coletivamente a resistência de ligação e a hermeticidade dos componentes cerâmicos metalizados de alta-resistência.
Controle de tamanho de partícula e preparação de pó
O tamanho e a forma das partículas afetam diretamente a densidade de sinterização, a temperatura de sinterização e a microestrutura. O uso de partículas pequenas e redondas ajuda a obter a densificação da microestrutura em temperaturas mais baixas. Para garantir o tamanho e formato das partículas, são necessárias as seguintes medidas: selecionar equipamentos de moagem de alta-eficiência; determinar o tempo ideal de carregamento e moagem com base em diferentes materiais; ajuste a proporção do material-para-bola e a proporção da mistura das bolas de moagem, usando bolas de ágata resistentes ao desgaste-de 10-35 mm, misturadas em uma proporção de 5:3:2 de bolas grandes, médias e pequenas, com a proporção do material-para bola controlada em 1:(1,5-2,5); selecionar um dispersante adequado para reduzir aglomerados formados durante o processo de moagem devido ao aumento da energia superficial, melhorando assim as propriedades do pó.
Otimização do Processo de Sinterização de Metalização
A temperatura de sinterização é um fator decisivo na qualidade da Cerâmica Metalizada de Alumina, afetando diretamente a sinterização de partículas de molibdênio, as reações químicas dos componentes e a penetração do fundido. Após determinar a fórmula de metalização e o corpo cerâmico, o controle preciso da temperatura de sinterização é crucial.
Primeiro, a temperatura do forno deve ser medida com precisão, os termopares calibrados regularmente e um anel de medição de temperatura de precisão deve ser usado para melhorar a precisão da medição para ± 2 graus. A análise do diagrama de fases deve ser realizada com base no tipo e proporção do ativador para determinar preliminarmente o regime de temperatura de metalização.
Para diferentes cerâmicas metalizadas de precisão, experimentos de otimização devem ser conduzidos alterando o gradiente de temperatura, temperatura máxima, tempo de retenção e atmosfera do forno no regime de sinterização. Combinado com testes de resistência à tração e observação metalográfica, um regime de sinterização de metalização adequado pode ser obtido.
Controle de proporção do ativador
Comparado ao método tradicional de molibdênio-manganês, o método de molibdênio-manganês ativado pode reduzir o tempo de sinterização e aumentar a taxa de sinterização. Na temperatura de sinterização, a migração de massa induzida na-fase líquida-é mais rápida do que a difusão na-fase sólida, preenchendo os poros dentro do material sinterizado e obtendo cerâmicas de alumínio metalizado sinterizadas densas e de alto-desempenho para componentes elétricos. Estudos demonstraram que quando o conteúdo da fase líquida está abaixo de 30% (razão em volume), é difícil conseguir a densificação apenas através do rearranjo das partículas.
Uma proporção de ativador muito baixa resulta em uma camada de metalização incompleta, com os poros do pó de molibdênio não sendo preenchidos pelo fundido; uma proporção muito alta pode fazer com que o fundido migre para a superfície, afetando a qualidade subsequente do revestimento de níquel. Se for utilizado um processo de níquel sinterizado, a proporção de ativador pode ser aumentada adequadamente. Ao ajustar a proporção do ativador e realizar testes de tração e análise metalográfica, a proporção ideal pode ser determinada para usinagem de precisão de diferentes peças cerâmicas de alumínio.
Controle do Processo de Revestimento
O uso da serigrafia para aplicar a pasta de metalização permite um controle mais preciso da espessura da camada de molibdênio-manganês e uma consistência significativamente melhorada. Os principais pontos de controle do processo incluem: a formulação do adesivo de impressão, com proporção de soluto-para{3}}solvente e viscosidade do adesivo preferencialmente entre 2 e 6 Pa·s; a proporção de pó-para-adesivo afeta diretamente o efeito de impressão e a resistência da metalização, sendo a proporção ideal (2-3):1; a seleção do material da tela e do tamanho da malha exige testes extensivos; a dureza e a resistência à abrasão do rodo afetam a uniformidade do revestimento; a temperatura é sensível à viscosidade do adesivo de impressão e a temperatura ambiente deve ser controlada em 25±2 graus para garantir uma espessura de revestimento estável. Medidores de espessura por fluorescência de raios X são usados para detectar a espessura da camada de cerâmica metalizada, garantindo que a espessura do revestimento metalizado seja 5 a 10 vezes maior que a das partículas de molibdênio.
Melhorias no processo de camada de níquel
O revestimento com nitrogênio é necessário na camada de molibdênio-manganês para permitir a soldagem nas peças metálicas. Os processos tradicionais de galvanoplastia apresentam problemas ambientais, com a descarga de águas residuais impactando negativamente o meio ambiente. Nos últimos anos, com melhorias significativas na pureza do pó de níquel e no desempenho de sinterização, os processos de níquel sinterizado amadureceram. Camadas de níquel sinterizado preparadas com pó de níquel de alta{4}}qualidade têm uma superfície fina, densa e brilhante, indistinguível de produtos de níquel galvanizado na aparência e exibem espessura uniforme.
O processo de níquel sinterizado evita completamente os problemas de poluição causados pelas águas residuais da galvanoplastia e é comparável à metalização da cerâmica de níquel galvanizada na resistência à tração e no modo de fratura. A observação microestrutural mostra que a fórmula de metalização otimizada e o processo de níquel sinterizado são bem-combinados, exibindo um modo de fratura ligado-de cerâmica ideal na superfície de fratura selada. A ligação cerâmica de metalização é firme, sem delaminação ou defeitos de porosidade.
Para diferentescerâmica metalizada de precisão, a fórmula de metalização ideal e seus métodos de dosagem correspondentes, métodos de revestimento, regimes de sinterização e espessuras e densidades adequadas das camadas de molibdênio-manganês e níquel são cruciais para garantir a qualidade da metalização. Ao otimizar os parâmetros do processo por meio de experimentos sistemáticos, a microestrutura da camada de metalização pode ser controlada de forma eficaz, resultando em metalização cerâmica com alta resistência de vedação e boa consistência, atendendo assim aos rigorosos requisitos de vedação de alta-confiabilidade para dispositivos eletrônicos a vácuo.
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