(كوفار إلى جزء الألوميناإنتاج بواسطةوينتروستيك)

I. نظرة عامة على كوفار

كوفار عبارة عن سبيكة تمدد تعتمد على الحديد والنيكل والكوبالت وتتمثل الميزة الرئيسية لها في أن معامل التمدد الحراري الخاص بها يتطابق مع معامل التمدد الحراري لبعض الزجاج الصلب والسيراميك (مثل الألومينا) خلال نطاق درجة حرارة معين. هذه الميزة تجعلها مادة مانعة للتسرب أساسية في التغليف الإلكتروني والفضاء والليزر وغيرها من الصناعات. يتم استخدامه عادةً لتصنيع المكونات المعدنية للختم المحكم بالزجاج أو السيراميك.

يمثل التعيين "4J" للسبائك الدقيقة بموجب المعيار الوطني الصيني (GB) السبائك ذات خصائص التمدد "التي تقترب" (J) من قيمة معينة.

ثانيا. تحليل مفصل لثلاث درجات كوفار

القواسم المشتركة: تعتمد الثلاثة جميعها على Fe-Ni-Co ولها خصائص تمدد مشابهة للزجاج الصلب والسيراميك. تختلف منحنيات التمدد الحراري ودرجات حرارة كوري والخصائص الميكانيكية بشكل كبير نتيجة للتغيرات التركيبية الطفيفة.

1. 4J29 (the most classic and widely used Kovar)

التكوين النموذجي:Fe-29Ni-17Co، مع إضافات بسيطة من عناصر إزالة الأكسدة مثل المنغنيز والسيليكون.

خصائص التوسع: متوسط معامل التمدد الخطي يتوافق بشكل كبير مع زجاج مجموعة الموليبدينوم DM-308 وسيراميك الألومينا بنسبة 92-96% عبر نطاق 20-450 درجة مئوية.

المعلمات الرئيسية:

• درجة حرارة كوري: حوالي 430 درجة مئوية (تفقد خصائصها المغناطيسية الحديدية فوق درجة الحرارة هذه).

• المواد المطابقة: سيراميك عالي الألومينا، زجاج من مجموعة الموليبدينوم.

• المعالجة السطحية: تتطلب عادةً طلاء بالنيكل أو الذهب لتعزيز قابلية اللحام ومقاومة التآكل.

• التطبيقات الأساسية: أنابيب الميكروويف، وأشعة الليزر، وأغطية الدوائر المتكاملة، والمرحلات عالية الموثوقية، والموصلات المغلقة في مجال الفضاء الجوي.

2. 4J33 و4J34 (كوفار المحسّن)

هذه السبائك عبارة عن أنواع مختلفة تم تطويرها لمعالجة أوجه القصور في 4J29 (مثل معاملات التمدد المرتفعة في درجات الحرارة المنخفضة)، وتتميز بدرجات حرارة كوري أعلى.

اختلافات التكوين:

• 4J33: Fe-33Ni-14Co (reduced cobalt, increased nickel).

• 4J34: Fe-31Ni-15Co (composition intermediate between the two).

خصائص التوسع:في درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 300 درجة مئوية، يكون معامل التمدد أقل قليلاً من 4J29، مما يوفر توافقًا أفضل مع بعض النظارات المتخصصة أو السيراميك.

الميزة الرئيسية — ارتفاع درجة حرارة كوري:

• 4J29: ~430°C

• 4J33: ~500°C

• 4J34: ~480°C

الأهمية:وتضمن درجة حرارة كوري الأعلى بقاء المادة غير مغناطيسية عند درجات حرارة التشغيل المرتفعة، مما يمنع التداخل المغناطيسي مع الأدوات عالية التردد والدقة.

اختيار التطبيق: مناسب للبيئات ذات درجات الحرارة العالية أو التطبيقات الحساسة مغناطيسيًا، أو يتم اختياره بناءً على اختبارات مطابقة منحنى التمدد مع مواد مانعة للتسرب محددة.

ثالثا. المزايا الأساسية للنحاس كوفار مع سيراميك الألومينا

يعد الختم المحكم للغاز لسيراميك كوفار والألومينا عن طريق اللحام بالنحاس تقنية حيوية في التغليف الإلكتروني الحديث، مع الفوائد الأساسية التالية:

1. مطابقة التمدد الحراري الاستثنائية (الميزة الأساسية)

عند التبريد من اللحام بالنحاس إلى درجة حرارة الغرفة، فإن نفس معدلات الانكماش لكلا المادتين تقلل بشكل كبير من الإجهاد الحراري المتبقي عند المفصل. يؤدي هذا إلى التخلص بنجاح من تشققات السيراميك وكسور اللحام، مما يؤدي إلى أقصى قدر من الموثوقية.

2. تحقيق إحكام عالي للغاز

غالبًا ما تقل معدلات تسرب الهيليوم في الأنظمة الناضجة عن 1×10⁻⁸ Pa·m³/s للمكونات المغلقة، مما يؤدي إلى عزل الرطوبة الخارجية والأكسجين بشكل فعال. وهذا يلبي متطلبات الاعتمادية الشديدة للتطبيقات الفضائية والعسكرية وغيرها من التطبيقات عالية الطلب.

3. القوة الميكانيكية الفائقة والتكامل الهيكلي

كوفار العلاقات العامةيوفر دعمًا ميكانيكيًا قويًا ومتانة، بينما يوفر سيراميك الألومينا عزلًا وصلابة ممتازين. يؤدي لحام هذه المواد إلى إنشاء هيكل مركب قوي يتمتع بميزات وقائية ووظيفية.

4. العمليات الناضجة والموثوقية العالية

تم إنشاء سلسلة معالجة متسقة، تتضمن تعدين السيراميك (تقنية الموليبدينوم والمنغنيز)، والطلاء بالنيكل، والتجميع بمكونات كوفار، والنحاس بالفراغ/البيئة الواقية. يمكن التحكم في العملية بشكل كبير، ومناسبة للإنتاج الضخم، وتنتج عوائد عالية بجودة متسقة.

رابعا. ملخص المقارنة وتوصيات الاختيار

Ⅴ. الاستنتاج

ضمن عائلة Kovar، تعتبر 4J29 هي المادة القياسية والموصى بها للحوم السيراميك عالي الألومينا، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الأداء والتكلفة والاعتمادية. 4J33/34 عبارة عن تحسين للأداء لتطبيقات معينة تتطلب درجات حرارة تشغيل أكبر أو خصائص غير مغناطيسية صارمة.لحام كوفار بسيراميك الألومينا، والتي تدعمها مطابقة التمدد الحراري، أصبحت معيار الصناعة للتغليف المحكم للمكونات الإلكترونية والإلكترونية الضوئية عالية الموثوقية.