(Seramik kepada Bahagian Disusun LogamDihasilkan olehWintrustek)
I. Gambaran Keseluruhan Komponen Dikimpal Seramik-ke-Logam
Komponen dikimpal seramik-ke-logamadalah bahagian struktur berguna yang menggunakan prosedur kimpalan yang canggih untuk memberikan kekuatan tinggi, kekedapan gas yang tinggi dan sambungan elektrik/haba yang boleh dipercayai antara bahan seramik dan logam. Ia biasanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan terhadap suhu tinggi, tekanan atau keadaan vakum.
II. Teknologi Pateri Logam Aktif
1. Prinsip Teknikal Utama
Pateri logam aktif menggunakan unsur reaktif (titanium, zirkonium, hafnium, vanadium, dsb.) dalam pengisi pateri untuk bertindak balas secara kimia dengan seramik, menghasilkan lapisan terikat secara kimia pada antara muka seramik-logam. Unsur-unsur aktif ini mempunyai tarikan yang hebat untuk oksigen, nitrogen, dan karbon. Pemanasan dalam vakum atau suasana lengai menghasilkan lapisan tindak balas skala nano (cth., TiO₂, TiN, TiC) pada permukaan seramik. Ini membolehkan untuk direndam oleh logam pengisi cair, menghasilkan ikatan "lapisan tindak balas seramik-logam sambungan pateri" yang boleh dipercayai.
2. Parameter Proses Utama
2.1 Sistem Logam Pengisi Brazing:
Ag-Cu-Ti: Piawaian industri, prestasi komprehensif yang sangat baik
Cu-Ti: Kos yang lebih rendah, rintangan suhu tinggi
Au-Ni-Ti: Kebolehpercayaan tinggi, aplikasi aeroangkasa
Pateri Tanpa Perak: Untuk peranti elektronik yang memerlukan pencegahan penghijrahan perak
2.2 Kawalan Proses:
Keperluan Alam Sekitar: Vakum tinggi (
Kawalan Suhu: 20–50°C di atas cecair pateri (800–900°C untuk sistem Ag-Cu-Ti)
Kawalan Masa: Beberapa minit hingga dua puluh minit, mengimbangi kesempurnaan tindak balas dan ketebalan lapisan antara muka
2.3 Proses:
Pra-rawatan: Pembersihan ketepatan seramik dan rawatan metalisasi; penyingkiran lapisan oksida daripada komponen logam
Pemasangan: Pemasangan tepat seramik, komponen logam dan kerajang pateri aktif (0.05-0.2 mm)
Vacuum Brazing: Pemindahan → Pemanasan terprogram → Suhu pegangan → Penyejukan terkawal
Selepas rawatan: Pembersihan dan pemeriksaan awal
III. Teknologi Pengesanan Kebocoran Spektrometer Jisim Helium
1. Keperluan Pengesanan Kebocoran
Komponen dikimpal seramik-logam digunakan dalam aplikasi permintaan tinggi seperti sistem vakum dan peralatan aeroangkasa. Sahkan bahawa mereka memenuhi hampir-kriteria "pengedap mutlak" (kadar kebocoran
2. Prinsip Pengesanan
Menggunakan helium sebagai gas pengesan, pendekatan ini memanfaatkan saiz molekulnya yang kecil, sifat lengai dan kepekatan latar belakang yang rendah. Helium memasuki spektrometer jisim melalui kebocoran, terion, dipisahkan oleh medan magnet, dan dikesan oleh pengesan khusus. Kekuatan isyarat adalah berkadar dengan kandungan helium, membolehkan pengiraan kadar kebocoran yang tepat.
3. Kaedah Pengesanan Utama
Kaedah 1: Kaedah Menghidu (Pengesanan Kebocoran Tempatan)
Prosedur:
Bahagian dalam bahan kerja dikosongkan dan disambungkan kepada pengesan kebocoran.
Kawasan kimpalan luar diimbas dengan pistol semburan helium.
Isyarat dipantau dalam masa nyata untuk mengesan titik kebocoran dengan tepat.
Ciri-ciri:Sesuai untuk mengesan kebocoran dalam komponen kecil, sensitiviti tinggi.
Kaedah 2:Kaedah Hood/Kepungan Helium (Penilaian Keutuhan Meterai Keseluruhan)
Prosedur:
Bahan kerja diisi dengan helium dan diletakkan di dalam hud vakum, atau hud/penghidu luaran digunakan untuk pengesanan.
Helium terkumpul atau melarikan diri dikesan.
Ciri-ciri:Mengukur jumlah lkadar eak; sesuai untuk komponen struktur yang kompleks.
4. Aliran Kerja Operasi (Menggunakan Kaedah Menghidu sebagai Contoh)
4.1 Fasa Persediaan:
Pembersihan bahan kerja, penentukuran peralatan, dan pengesahan latar belakang helium persekitaran.
4.2 Pelaksanaan Pengesanan:
Bahan kerja disambungkan ke sistem pengesanan kebocoran dan dipindahkan ke tekanan operasi.
Penyemburan helium bermula apabila tekanan sistem mencapai ≤0.1 Pa (jarak pistol semburan: 1–2 cm, tekanan: 0.1–0.2 MPa).
Pengimbasan sistematik di sepanjang jahitan kimpalan, dengan tumpuan pada kawasan tekanan haba pekat.
4.3 Analisis Data:
Penggera dicetuskan jika kadar kebocoran melebihi ambang (cth., 1×10⁻⁹ Pa·m³/s).
Titik kebocoran ditanda, dan keadaan pengesanan serta data direkodkan.
4.4 Pemeriksaan semula dan Pelaporan:
Ujian semula selepas pembaikan, diikuti dengan penjanaan laporan ujian lengkap.
5. Pertimbangan dan Piawaian Khas
Penyesuaian Khusus Seramik: Fokus pada mengesan kawasan retakan mikro yang disebabkan oleh ketidakpadanan pengembangan haba.
Penggredan Sensitiviti: Dipilih berdasarkan medan aplikasi; keperluan gred aeroangkasa mungkin mencapai tahap seketat 10⁻¹² Pa·m³/s.
Pematuhan Standard: Pematuhan kepada piawaian kebangsaan/tentera, ASTM atau spesifikasi khusus industri.
Analisis Kegagalan: Analisis mikrostruktur, seperti keratan metalografik dan mikroskop elektron pengimbasan (SEM), untuk titik bocor melebihi standard.
Wintrustek akan menjalankan ujian kebocoran helium untuk setiap bahagian seramik kepada logam. Sila semak pautan di bawah untuk merujuk kepada ujian kadar kebocoran kami:
https://youtu.be/Et3cTV9yD_U?si=Yl8l7eBH5rON7I_f
IV. Senario Aplikasi Biasa
Pembungkusan Elektronik Kuasa: Sambungan antara substrat seramik (AlN/Al₂O₃) dan lapisan tembaga dalam modul IGBT.
Komponen Sistem Vakum: Pengedap seramik-ke-logam dalam pemecut zarah dan peralatan semikonduktor.
Aeroangkasa: Penderia enjin dan tingkap pengedap kapal angkasa.
Tenaga dan Optoelektronik: Sambungan sel bahan api dan pembungkusan laser berkuasa tinggi.
V. Rumusan
Pateri logam aktif adalah kaedah asas untuk menghasilkan yang boleh dipercayaiseramik-ke-logampersimpangan, dengan pengesanan kebocoran spektrometer jisim helium berfungsi sebagai standard emas untuk mengesahkan hermetik mereka. Gabungan kedua-dua teknologi ini menjamin kebolehpercayaan jangka panjang komponen yang dikimpal dalam situasi yang teruk. Dalam aplikasi sebenar, adalah penting untuk mengoptimumkan parameter proses pematerian dan memilih kaedah pengesanan kebocoran dan tahap sensitiviti yang sesuai bergantung pada struktur bahan kerja, sifat bahan dan keperluan aplikasi. Pendekatan ini membangunkan sistem kawalan kualiti gelung tertutup yang bermula dari pembuatan hingga pengesahan.
