(세라믹-금속 조립부품제작사:윈트러텍)

I. 세라믹-금속 용접 부품 개요

세라믹-금속 용접 부품세라믹과 금속 재료 사이에 고강도, 높은 기밀성 및 신뢰할 수 있는 전기/열 연결을 제공하기 위해 정교한 용접 절차를 사용하는 유용한 구조 부품입니다. 이는 일반적으로 고온, 압력 또는 진공 조건에 대한 탄력성이 필요한 응용 분야에 사용됩니다.

II. 활성 금속 브레이징 기술

1. 주요 기술 원칙

활성 금속 브레이징은 브레이징 필러의 반응성 원소(티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐 등)를 사용하여 세라믹과 화학적으로 반응하여 세라믹-금속 경계면에 화학적으로 결합된 층을 생성합니다. 이러한 활성 원소는 산소, 질소 및 탄소에 큰 매력을 가지고 있습니다. 진공 또는 불활성 분위기에서 가열하면 세라믹 표면에 나노 규모의 반응층(예: TiO2, TiN, TiC)이 생성됩니다. 이는 용융된 필러 금속에 의한 흡수를 허용하여 신뢰할 수 있는 "세라믹 반응층-납땜 접합-금속" 결합을 생성합니다.

2. 주요 프로세스 매개변수

2.1 브레이징 필러 금속 시스템:

• Ag-Cu-Ti: 업계 표준, 탁월한 종합 성능

• Cu-Ti: 저렴한 비용, 고온 저항

• Au-Ni-Ti: 높은 신뢰성, 항공우주 애플리케이션

• Silver-Free Solder: 은 마이그레이션 방지가 필요한 전자 장치용

2.2 공정 관리:

• 환경 요구 사항: 고진공(

• 온도 제어: 솔더 액상보다 20~50°C(Ag-Cu-Ti 시스템의 경우 800~900°C)

• 시간 제어: 반응 완전성과 인터페이스 층 두께의 균형을 유지하면서 몇 분에서 20분까지

2.3 프로세스:

• 전처리: 세라믹의 정밀 세척 및 금속화 처리; 금속 부품의 산화물 층 제거

• 조립: 세라믹, 금속 부품 및 활성 솔더 포일의 정밀 조립(0.05~0.2mm)

• 진공 브레이징: 배기 → 프로그래밍된 가열 → 유지 온도 → 제어된 냉각

• 후처리 : 세척 및 사전점검

III. 헬륨 질량 분석기 누출 감지 기술

1. 누수탐지의 필요성

세라믹-금속 용접 부품은 진공 시스템 및 항공우주 장비와 같이 수요가 높은 응용 분야에 사용됩니다. 거의 "절대 밀봉" 기준(누출률

2. 탐지 원리

헬륨을 추적 가스로 사용하는 이 접근 방식은 작은 분자 크기, 불활성 특성 및 낮은 배경 농도를 활용합니다. 헬륨은 누출을 통해 질량 분석계로 들어가 이온화되고 자기장에 의해 분리된 후 특수 검출기에 의해 검출됩니다. 신호 강도는 헬륨 함량에 비례하므로 정확한 누출률 계산이 가능합니다.

3. 주요 탐지 방법

방법 1: 스니핑 방법(국부 누출 감지)

절차:

• 작업물 내부를 진공화하고 누출 감지기에 연결합니다.

• 외부 용접 영역은 헬륨 스프레이 건으로 스캔됩니다.

• 신호를 실시간으로 모니터링하여 누출 지점을 정확하게 찾습니다.

특성:소형 부품의 누출 위치를 찾는 데 적합하며 감도가 높습니다.

방법 2:헬륨 후드/인클로저 방법(전체 씰 무결성 평가)

절차:

• 공작물은 헬륨으로 채워져 진공 후드 내부에 놓이거나 외부 후드/스니퍼를 사용하여 감지합니다.

• 축적되거나 빠져나가는 헬륨이 감지됩니다.

특성:총 l을 측정합니다.피크율; 복잡한 구조 부품에 적합합니다.

4. 운영 워크플로(스니핑 방법을 예로 사용)

4.1 준비 단계:

공작물 청소, 장비 교정 및 환경 헬륨 배경 확인.

4.2 탐지 구현:

• 공작물은 누출 감지 시스템에 연결되고 작동 압력으로 배출됩니다.

• 헬륨 스프레이는 시스템 압력이 0.1Pa 이하(스프레이 건 거리: 1~2cm, 압력: 0.1~0.2MPa)에 도달하면 시작됩니다.

• 집중된 열 응력 영역에 초점을 맞춰 용접 이음새를 따라 체계적으로 스캐닝합니다.

4.3 데이터 분석:

• 누출율이 임계값(예: 1×10⁻⁹ Pa·m³/s)을 초과하면 경보가 트리거됩니다.

• 누출 지점이 표시되고 감지 조건 및 데이터가 기록됩니다.

4.4 재검사 및 보고:

수리 후 재테스트를 거쳐 완전한 테스트 보고서가 생성됩니다.

5. 특별 고려 사항 및 표준

• 세라믹별 적응: 열 팽창 불일치로 인한 미세 균열 영역을 감지하는 데 중점을 둡니다.

• 감도 등급: 적용 분야에 따라 선택됩니다. 항공우주 등급 요구 사항은 10⁻² Pa·m³/s만큼 엄격한 수준에 도달할 수 있습니다.

• 표준 준수: 국가/군사 표준, ASTM 또는 산업별 사양 준수.

• 고장 분석: 표준을 초과하는 누출 지점에 대한 금속 조직 절단 및 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 미세 구조 분석.

Wintrustek은 모든 세라믹과 금속 부품에 대해 헬륨 누출 테스트를 실시합니다. 누출률 테스트를 참조하려면 아래 링크를 확인하십시오.

https://youtu.be/Et3cTV9yD_U?si=Yl8l7eBH5rON7I_f

IV. 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 전력전자 패키징: IGBT 모듈의 세라믹 기판(AlN/Al2O₃)과 구리층 간의 연결.

• 진공 시스템 구성 요소: 입자 가속기 및 반도체 장비의 세라믹-금속 밀봉.

• 항공우주: 엔진 센서 및 우주선 밀봉 창.

• 에너지 및 광전자 공학: 연료 전지 상호 연결 및 고출력 레이저 패키징.

V. 요약

활성 금속 브레이징은 신뢰할 수 있는 제품을 생산하기 위한 기본 방법입니다.세라믹-금속헬륨 질량 분석계 누출 감지 기능을 갖춘 접합부는 기밀성을 확인하기 위한 표준으로 사용됩니다. 이 두 기술의 결합은 열악한 상황에서도 용접 부품의 장기적인 신뢰성을 보장합니다. 실제 응용 분야에서는 브레이징 공정 매개변수를 최적화하고 공작물 구조, 재료 특성 및 응용 분야 요구 사항에 따라 적절한 누출 감지 방법과 감도 수준을 선택하는 것이 중요합니다. 이 접근 방식은 제조부터 검증까지 실행되는 폐쇄 루프 품질 관리 시스템을 개발합니다.