Typische Defekte und Vorbeugung der Keramik-Metall-Versiegelung – ein anderer Prozess, andere Herausforderungen

1. Die drei häufigsten CTMS-Fehler

Das GTMS im vorherigen Artikel basiert auf einer direkten chemischen Bindung zwischen Glas und Metall; CTMS (Keramik-zu-Metall-Versiegelung) ist anders – Keramik und Metalle können sich nicht direkt verbinden und müssen indirekt durch einen zweistufigen Prozess „Metallisierung + Hartlöten“ verbunden werden. Bei mehr Prozessschritten unterscheiden sich die Fehlerarten entsprechend. Die drei Hochfrequenzdefekte:

Abblättern der Metallisierungsschicht – die gesinterte Metallisierungsschicht haftet unzureichend auf der Keramik und löst sich beim Löten ab; Das Siegel versagt völlig.

Hohlräume beim Löten – das Hartlot fließt nicht vollständig zwischen der metallisierten Keramikoberfläche und dem Metallgehäuse und hinterlässt Hohlräume. Hohlräume verkleinern die wirksame Dichtungsfläche und führen zu einer lokalen Spannungskonzentration, wodurch Leckagen entstehen.

Keramikrisse – nach dem Löten und Abkühlen treten Risse in der Keramik auf, die die Dichtigkeit und die Isolationsleistung direkt zerstören.

2. Ursachen und Prävention der drei Fehlertypen

Die drei Fehlertypen entsprechen drei Präventionslinien, wobei Grundursachen und Gegenmaßnahmen eins zu eins aufeinander abgestimmt sind:

Verhinderung von Abblättern – die Hauptursachen sind eine falsche Formulierung der Metallisierungspaste, eine unzureichende Sintertemperatur oder eine unzureichende Rauheit der Keramikoberfläche; Die Gegenmaßnahme ist die Qualitätskontrolle der Metallisierungsschicht. Die Metallisierung ist der „Seelenprozess“ von CTMS: Sie bestimmt, ob die Keramik hartgelötet werden kann. Nach dem Sintern sollte die Metallisierungsschicht eine gleichmäßige Dicke aufweisen und eine chemisch gebundene Übergangsgrenzfläche mit der Keramik bilden. Die Produkte der HTCC-Keramikserie von Xuri, wie z. B. SMT-11*9, folgen alle diesem Standardmetallisierungsprozess.

Nach dem Sintern muss eine Nickelschicht als Hartlötübergangsschicht aufgebracht werden – Nickel wird von herkömmlichen Hartloten wie dem Ag-Cu-Eutektikum gut benetzt.

Vermeidung von Hohlräumen – die Hauptursachen sind unzureichender Füllerfluss oder ungleichmäßige Platzierung; Die Gegenmaßnahme ist die Steuerung des Lötprozesses: Steuern Sie die Füllmenge genau auf den Dichtungsbereich und legen Sie sie gleichmäßig vor (als Füllfolie oder Ringe); Löten Sie im Vakuum oder in einer reduzierenden Atmosphäre, um zu verhindern, dass die Oxidation der metallisierten Oberfläche die Benetzung beeinträchtigt.

Vermeidung von Rissen – die Hauptursache ist die große WAK-Diskrepanz zwischen Keramik und Metall, die nach dem Abkühlen zu einer übermäßigen Restspannung führt; Die Gegenmaßnahme ist die doppelte Kontrolle von Struktur und Prozess: Verwenden Sie Legierungen mit geringer Ausdehnung wie Kovar für den Zwischenübergangsring und kontrollieren Sie die Löttemperatur und die Abkühlgeschwindigkeit.

Die Vermeidung der drei Fehlertypen hat unterschiedliche Schwerpunkte – das Ablösen wird durch die Metallisierung bestimmt, die Hohlräume durch das Löten, die Rissbildung durch die Struktur –, aber das Wesentliche ist dasselbe wie bei GTMS: Nur wenn jeder Prozessparameter innerhalb seines Fensters bleibt, kann die Fehlerrate dauerhaft unter Kontrolle bleiben.

[Glossar]

1. Metallisierung : der Prozess der Bildung einer Metallschicht auf der Keramikoberfläche, damit die Keramik hartgelötet werden kann

2. Löthohlräume : Es bilden sich mikroskopisch kleine Hohlräume, an denen der Lötfüllstoff die Verbindung nicht vollständig ausfüllt, was die Zuverlässigkeit der Dichtung verringert