Typische Defekte und Vorbeugung von keramischen Metalldichtungen – unterschiedliche Prozesse, unterschiedliche Herausforderungen

1. Die drei häufigsten Fallstricke von CTMS

Das GTMS im vorherigen Artikel beruhte auf einer direkten chemischen Bindung zwischen Glas und Metall; CTMS (Keramik-Metall-Dichtung) ist anders – Keramik und Metall können nicht direkt verbunden werden, sondern müssen indirekt durch einen zweistufigen „Metallisierung + Hartlöten“-Prozess verbunden werden. Je mehr Prozessschritte es gibt, desto mehr Fehlerarten gibt es. Drei Hochfrequenzdefekte:

Die Metallisierungsschicht löst sich ab – die gesinterte Metallisierungsschicht ist nicht vollständig mit der Keramik verbunden und löst sich beim Löten ab; Die Dichtung versagt völlig.

Hohlräume beim Hartlöten – Das Hartlot fließt nicht ausreichend zwischen der metallisierten Keramikoberfläche und der Metallhülle und hinterlässt Hohlräume. Die Hohlräume verkleinern die wirksame Dichtungsfläche und führen zu einer lokalen Spannungskonzentration, wodurch eine Leckagegefahr entsteht.

Keramikrisse – Keramik reißt nach dem Abkühlen beim Löten, wodurch die Luftdichtheit und die Isoliereigenschaften direkt zerstört werden.

2. Ursachen und Vermeidung von drei Mängeln

Die drei Fehlertypen entsprechen den drei Verteidigungslinien, und die Grundursachen und Gegenmaßnahmen entsprechen eins zu eins:

Abplatzungen verhindern – die Hauptursache ist eine falsche Formel der Metallisierungsaufschlämmung, 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 Keramik gelötet werden kann. Nach dem Sintern sollte die Dicke der Metallisierungsschicht gleichmäßig sein 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 Lötübergangsschicht aufgebracht werden – Nickel wird von üblichen Lotzusätzen wie Silber-Kupfer-Eutektikum gut benetzt.

Vermeiden Sie Hohlräume – die Ursache ist ein unzureichender Füllerfluss oder eine ungleichmäßige Platzierung. Die Gegenmaßnahme ist die Steuerung des Lötprozesses: Steuern Sie die Füllmenge entsprechend dem Dichtungsbereich genau und positionieren Sie sie gleichmäßig (z. B. Füllfolie oder Füllring). Hartlöten im Vakuum oder in einer reduzierenden Atmosphäre, um eine Oxidation der metallisierten Oberfläche und eine Beeinträchtigung der Benetzung zu verhindern.

Rissbildung verhindern – der Hauptgrund dafür ist, dass der WAK von Keramik und Metall nicht zusammenpasst und nach dem Abkühlen übermäßige Restspannungen zurückbleiben; Die Gegenmaßnahme ist die doppelte Kontrolle von Struktur und Prozess: Der Zwischenübergangsring verwendet Legierungen mit geringer Ausdehnung wie die Kovar-Legierung und steuert die Löttemperatur und die Abkühlgeschwindigkeit.

Der Präventionsschwerpunkt dieser drei Fehlertypen ist unterschiedlich – das Abblättern wird durch Metallisierung kontrolliert, die Hohlraumbildung wird durch Hartlöten kontrolliert und die Rissbildung wird durch die Struktur kontrolliert – aber das Wesentliche ist dasselbe wie bei GTMS: Nur wenn jeder Prozessparameter innerhalb seines Fensters gehalten wird, kann die Fehlerrate immer kontrolliert werden.

[Glossar]

1. Metallisierung : Der Prozess der Bildung einer Metallschicht auf der Oberfläche von Keramik, damit die Keramik gelötet werden kann.

2. Hohlräume beim Löten : Das Lot kann die winzigen Hohlräume, die an der Verbindung entstehen, nicht vollständig ausfüllen, was die Zuverlässigkeit der Dichtung verringert.