電子部品用メタライズドセラミックスプロセスの改良と実践

セラミック-金属接合技術は、電子真空デバイスの製造における重要なプロセスであり、95% のアルミナ セラミックとその活性モリブデン-マンガンのメタライゼーション法が最も広く使用されています。実際の生産では、メタライゼーションプロセスは、低強度、不均一なペースト厚さ、異常な破壊モード、メタライゼーション表面の光透過、酸化などの問題に直面することが多く、製品の歩留まりや信頼性に直接影響します。したがって、製品の品質の安定性と一貫性を確保するために電気部品用のメタライズド セラミック プロセスを継続的に最適化することは、信頼性の高い真空電子デバイスを製造する上で非常に重要です。-

活性化モリブデン-マンガン法は、本質的には液相焼結粉末冶金プロセスです。-そのメタライゼーションの品質は、パワー半導体用メタライズド セラミック ハウジングの固有の特性とメタライゼーション プロセスの適合性に依存します。メタライズ層の微細構造と溶接性能に影響を与える主な要因には、メタライズ配合、原材料の粒径、活性剤の比率、メタライズ層の厚さと均一性、焼結方式、ニッケル層の品質などがあります。これらの要因は総合的に、高強度金属化セラミック部品の結合強度と気密性を決定します。-

粒子のサイズと形状は、焼結密度、焼結温度、微細構造に直接影響します。小さくて丸い粒子を使用すると、低温で微細構造の緻密化を達成できます。粒子のサイズと形状を確保するには、次の対策が必要です。高効率の粉砕装置を選択します。-さまざまな材料に基づいて最適な荷重と粉砕時間を決定します。材料-対-ボールの比率と研削ボールの混合比を調整します。10個の-35mm耐摩耗性メノウボール-を使用し、大、中、小のボールを5:3:2の比率で混合し、材料-対ボールの比率を1:(1.5-2.5)に制御します。適切な分散剤を選択して、表面エネルギーの増加により粉砕プロセス中に形成される凝集体を減らし、それによって粉末特性を改善します。

焼結温度はアルミナメタライズドセラミックスの品質の決定的な要素であり、モリブデン粒子の焼結、成分の化学反応、および溶融浸透に直接影響します。メタライゼーションの配合とセラミック本体を決定した後、焼結温度を正確に制御することが重要です。

まず、炉の温度を正確に測定し、熱電対を定期的に校正し、精密温度測定リングを使用して測定精度を±2 度に向上させる必要があります。メタライゼーション温度レジームを事前に決定するには、活性化剤の種類と割合に基づいて状態図分析を実行する必要があります。

さまざまな精密金属化セラミックの場合、焼結領域の温度勾配、最高温度、保持時間、炉雰囲気を変更することによって最適化実験を行う必要があります。引張強度試験と金属組織学的観察を組み合わせることで、適切な金属化焼結体制を得ることができます。

従来のモリブデン-マンガン法と比較して、活性モリブデン-マンガン法は焼結時間を短縮し、焼結速度を高めることができます。焼結温度では、液-相-による物質移動は固相-の拡散よりも速く、最終的に焼結材料内の細孔を埋めて、電気部品用の緻密で高性能な焼結金属化アルミニウム セラミックスが得られます。-研究によると、液相含有量が 30% (体積比) 未満の場合、粒子の再配列のみによって緻密化を達成するのは困難です。

活性化剤の比率が低すぎると、モリブデン粉末の細孔が溶融物によって満たされず、金属化層が不完全になります。比率が高すぎると、溶融物が表面に移動し、その後のニッケルめっきの品質に影響を与える可能性があります。焼結ニッケルプロセスを使用すると、付活剤比率を適切に高めることができます。活性剤の比率を調整し、引張試験と金属組織分析を実施することにより、さまざまなアルミニウムセラミック部品の精密機械加工に最適な比率を決定できます。

スクリーン印刷を使用してメタライゼーション ペーストを塗布すると、モリブデン{0}マンガン層の厚さをより正確に制御でき、一貫性が大幅に向上します。重要なプロセス管理ポイントには次のものが含まれます。溶質-対-の比率と接着剤の粘度が好ましくは2～6 Pa・sである印刷用接着剤の配合。粉末-と-の接着剤の比率は印刷効果と金属化強度に直接影響し、最適な比率は(2-3):1です。スクリーンの材質とメッシュサイズの選択には広範なテストが必要です。スキージの硬度と耐摩耗性はコーティングの均一性に影響します。温度は印刷接着剤の粘度に影響されるため、安定したコーティング厚さを確保するには室温を 25±2 度に制御する必要があります。蛍光 X 線厚さ計を使用して金属化セラミック層の厚さを検出し、金属化コーティングの厚さがモリブデン粒子の 5 ～ 10 倍であることを確認します。

金属部品への溶接を可能にするために、モリブデン-マンガン層に窒素メッキが必要です。従来の電気めっきプロセスは、廃水の排出が環境に悪影響を及ぼすなど、環境問題を引き起こしています。近年、ニッケル粉末の純度と焼結性能が大幅に向上したことにより、焼結ニッケルプロセスは成熟しました。高品質のニッケル粉末を使用して調製された焼結ニッケル層は、微細で緻密で明るい表面を有し、外観上は電気メッキされたニッケル製品と区別できず、均一な厚さを示します。

焼結ニッケルプロセスは、電気めっき廃水によって引き起こされる汚染問題を完全に回避し、引張強度と破壊モードでは電気めっきニッケルセラミックメタライゼーションと同等です。微細構造観察により、最適化されたメタライゼーション配合と焼結ニッケルプロセスがよく適合しており、シールされた破断面で理想的なセラミック結合破壊モードが示されていることがわかります。-金属化セラミックの結合は強固で、層間剥離や多孔性の欠陥はありません。

さまざまな精密金属化セラミックス最適なメタライゼーションの配合とそれに対応するバッチ処理方法、コーティング方法、焼結方式、モリブデン-層とニッケル層の適切な厚さと密度は、メタライゼーションの品質を確保するために重要です。系統的な実験を通じてプロセスパラメータを最適化することで、メタライゼーション層の微細構造を効果的に制御することができ、その結果、高いシール強度と良好な一貫性を備えたセラミックメタライゼーションが得られ、真空電子デバイスの高信頼性シールの厳しい要件を満たします。-

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