(کوار به آلومینا پارتتولید توسطWintrustek)

I. مروری بر کوار

Kovar یک آلیاژ انبساط مبتنی بر آهن نیکل و کبالت است که ویژگی اصلی آن این است که ضریب انبساط حرارتی آن با ضریب انبساط حرارتی برخی از شیشه‌ها و سرامیک‌های سخت (مانند آلومینا) در یک محدوده دمایی خاص مطابقت دارد. این ویژگی آن را به یک ماده آب بندی ضروری در بسته بندی الکترونیکی، هوافضا، لیزر و سایر صنایع تبدیل می کند. معمولاً برای ساخت اجزای فلزی برای آب بندی هرمتیک با شیشه یا سرامیک استفاده می شود.

نام "4J" برای آلیاژهای دقیق تحت استاندارد ملی چین (GB) نشان دهنده آلیاژهایی است که ویژگی های انبساط "نزدیک" (J) به مقدار مشخصی دارند.

II. تحلیل تفصیلی سه درجه کوار

اشتراک: هر سه بر پایه Fe-Ni-Co هستند و دارای خواص انبساط شبیه به شیشه سخت و سرامیک هستند. منحنی های انبساط حرارتی، دمای کوری و ویژگی های مکانیکی به طور قابل توجهی در نتیجه تغییرات جزئی ترکیب متفاوت است.

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

ترکیب معمولی:Fe-29Ni-17Co، با افزودن جزئی عناصر اکسید زدا مانند منگنز و سیلیکون.

ویژگی های گسترش: میانگین ضریب انبساط خطی به شدت با شیشه های گروه مولیبدن DM-308 و سرامیک های آلومینا 92-96 درصد در محدوده 20-450 درجه سانتیگراد مطابقت دارد.

پارامترهای کلیدی:

• دمای کوری: تقریباً 430 درجه سانتیگراد (خواص فرومغناطیسی را بالاتر از این دما از دست می دهد).

• مواد منطبق: سرامیک با آلومینا بالا، شیشه های گروه مولیبدن.

• درمان سطحی: معمولاً برای افزایش لحیم کاری و مقاومت در برابر خوردگی نیاز به آبکاری نیکل یا طلا دارد.

• کاربردهای اصلی: لوله‌های مایکروویو، لیزرها، محفظه‌های مدار مجتمع، رله‌های با قابلیت اطمینان بالا، کانکتورهای مهر و موم شده هوافضا.

2. 4J33 و 4J34 (کوار بهبود یافته)

این آلیاژها انواعی هستند که برای رفع نواقص 4J29 (مانند افزایش ضرایب انبساط در دمای پایین)، با دمای کوری بالاتر توسعه یافته اند.

تفاوت ترکیب:

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

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

ویژگی های گسترش:در دمای اتاق تا حدود 300 درجه سانتیگراد، ضریب انبساط کمی کمتر از 4J29 است که سازگاری بهتری با شیشه های خاص یا سرامیک های خاص ارائه می دهد.

مزیت اصلی - دمای کوری بالا:

• 4J29: ~430°C

• 4J33: ~500°C

• 4J34: ~480°C

اهمیت:دمای کوری بالاتر تضمین می کند که مواد در دمای عملیاتی بالا غیر مغناطیسی باقی می مانند و از تداخل مغناطیسی با ابزارهای با فرکانس بالا و دقت بالا جلوگیری می کند.

انتخاب برنامه: مناسب برای محیط‌های با دمای بالا یا کاربردهای حساس به مغناطیسی، یا بر اساس آزمایش‌های تطبیق منحنی انبساط با مواد آب‌بندی خاص انتخاب شده است.

III. مزایای اصلی لحیم کاری کووار با سرامیک آلومینا

آب بندی هرمتیک گاز بند سرامیک های کووار و آلومینا از طریق لحیم کاری یک فناوری حیاتی در بسته بندی الکترونیکی مدرن است که دارای مزایای اصلی زیر است:

1. تطبیق انبساط حرارتی استثنایی (مزیت اساسی)

هنگام خنک شدن از لحیم کاری به دمای اتاق، نرخ انقباض یکسان هر دو ماده به میزان زیادی تنش حرارتی باقیمانده در محل اتصال را کاهش می دهد. این به طور موفقیت آمیزی ترک خوردگی سرامیکی و شکستگی درز لحیم کاری را از بین می برد و در نتیجه حداکثر قابلیت اطمینان را به همراه دارد.

2. دستیابی به سفتی گاز بالا

نرخ نشت هلیوم در سیستم های بالغ اغلب کمتر از 1×10-8 Pa·m3/s برای اجزای مهر و موم شده است و به طور موثر رطوبت و اکسیژن خارجی را جدا می کند. این الزامات قابل اطمینان شدید برای هوافضا، نظامی و سایر کاربردهای پر تقاضا را برآورده می کند.

3. استحکام مکانیکی برتر و یکپارچگی سازه

کوار پردارای پشتیبانی مکانیکی قوی و چقرمگی است، در حالی که سرامیک های آلومینا عایق و سختی بسیار خوبی دارند. لحیم کاری این مواد منجر به یک ساختار کامپوزیتی مقاوم با هر دو ویژگی محافظ و عملکردی می شود.

4. فرآیندهای بالغ و قابلیت اطمینان بالا

یک زنجیره فرآیند منسجم ساخته شده است که شامل متالیزاسیون سرامیکی (تکنیک مولیبدن- منگنز)، آبکاری نیکل، مونتاژ با اجزای Kovar، و لحیم کاری محیطی در خلاء/محافظت است. این فرآیند بسیار قابل کنترل است، برای تولید انبوه مناسب است و بازدهی بالا با کیفیت ثابت تولید می کند.

IV. مقایسه خلاصه و توصیه های انتخاب

Ⅴ. نتیجه گیری

در خانواده Kovar، 4J29 ماده استاندارد و توصیه شده برای لحیم کاری سرامیک های با آلومینا بالا است که تعادل خوبی بین عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان ایجاد می کند. 4J33/34 یک بهبود عملکرد برای کاربردهای خاصی است که به دمای عملیاتی بیشتر یا ویژگی‌های غیر مغناطیسی شدید نیاز دارند.لحیم کاری کوار با سرامیک آلومیناکه توسط تطبیق انبساط حرارتی آنها پشتیبانی می شود، به استاندارد صنعتی برای بسته بندی هرمتیک قطعات الکترونیکی و اپتوالکترونیکی با قابلیت اطمینان بالا تبدیل شده است.