(ชิ้นส่วนที่ประกอบจากเซรามิกถึงโลหะผลิตโดยวินทรัสเทค)

I. ภาพรวมของส่วนประกอบเชื่อมระหว่างเซรามิกกับโลหะ

ส่วนประกอบเชื่อมจากเซรามิกกับโลหะเป็นชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีประโยชน์ซึ่งใช้ขั้นตอนการเชื่อมที่ซับซ้อนเพื่อให้มีความแข็งแรงสูง ความหนาแน่นของก๊าซสูง และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า/ความร้อนที่เชื่อถือได้ระหว่างวัสดุเซรามิกและโลหะ โดยทั่วไปจะใช้ในการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นต่ออุณหภูมิ ความดัน หรือสภาวะสุญญากาศที่สูง

ครั้งที่สอง เทคโนโลยีการประสานโลหะแบบแอคทีฟ

1. หลักการทางเทคนิคที่สำคัญ

การบัดกรีโลหะแบบแอคทีฟใช้องค์ประกอบที่เกิดปฏิกิริยา (ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม แฮฟเนียม วาเนเดียม ฯลฯ) ในสารตัวเติมสำหรับการบัดกรีเพื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีกับเซรามิก ส่งผลให้เกิดชั้นพันธะเคมีที่ส่วนต่อประสานโลหะเซรามิก องค์ประกอบออกฤทธิ์เหล่านี้ดึงดูดออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอนได้เป็นอย่างดี การทำความร้อนในบรรยากาศสุญญากาศหรือเฉื่อยจะสร้างชั้นปฏิกิริยาระดับนาโน (เช่น TiO₂, TiN, TiC) บนพื้นผิวเซรามิก ซึ่งช่วยให้สามารถแช่ตัวด้วยโลหะตัวเติมหลอมเหลว ส่งผลให้เกิดพันธะ "ข้อต่อชั้นปฏิกิริยาเซรามิก-โลหะประสาน-โลหะ" ที่เชื่อถือได้

2. พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญ

2.1 ระบบประสานโลหะฟิลเลอร์:

• Ag-Cu-Ti: มาตรฐานอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมเป็นเลิศ

• Cu-Ti: ต้นทุนต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง

• Au-Ni-Ti: ความน่าเชื่อถือสูง การใช้งานด้านการบินและอวกาศ

• ตะกั่วบัดกรีไร้เงิน: สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการการป้องกันการโยกย้ายของเงิน

2.2 การควบคุมกระบวนการ:

• ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม: สุญญากาศสูง (

• การควบคุมอุณหภูมิ: 20–50°C เหนือของเหลวบัดกรี (800–900°C สำหรับระบบ Ag-Cu-Ti)

• การควบคุมเวลา: หลายนาทีถึงยี่สิบนาที ปรับสมดุลความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาและความหนาของชั้นอินเทอร์เฟซ

2.3 กระบวนการ:

• การบำบัดเบื้องต้น: การทำความสะอาดเซรามิกและการเคลือบโลหะอย่างแม่นยำ การกำจัดชั้นออกไซด์ออกจากส่วนประกอบโลหะ

• การประกอบ: การประกอบเซรามิก ชิ้นส่วนโลหะ และฟอยล์บัดกรีแบบแอคทีฟอย่างแม่นยำ (0.05-0.2 มม.)

• การประสานสุญญากาศ: การอพยพ → การทำความร้อนตามโปรแกรม → อุณหภูมิการค้างไว้ → การระบายความร้อนแบบควบคุม

• หลังการรักษา: การทำความสะอาดและการตรวจสอบเบื้องต้น

III. เทคโนโลยีการตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมแมสสเปกโตรมิเตอร์

1. ความจำเป็นในการตรวจจับการรั่วไหล

ส่วนประกอบที่เชื่อมด้วยโลหะและเซรามิกถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น ระบบสุญญากาศ และอุปกรณ์การบินและอวกาศ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเป็นไปตามเกณฑ์ที่ใกล้เคียง "การปิดผนึกสัมบูรณ์" (อัตราการรั่วไหล

2. หลักการตรวจจับ

การใช้ฮีเลียมเป็นก๊าซติดตาม วิธีนี้ใช้ประโยชน์จากขนาดโมเลกุลที่เล็ก ธรรมชาติเฉื่อย และความเข้มข้นพื้นหลังต่ำ ฮีเลียมเข้าสู่แมสสเปกโตรมิเตอร์ผ่านการรั่วไหล ถูกแตกตัวเป็นไอออน แยกจากกันด้วยสนามแม่เหล็ก และตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับเฉพาะทาง ความแรงของสัญญาณแปรผันตามปริมาณฮีเลียม ช่วยให้คำนวณอัตราการรั่วไหลได้อย่างแม่นยำ

3. วิธีการตรวจจับหลัก

วิธีที่ 1: วิธีการดมกลิ่น (การตรวจจับการรั่วไหลเฉพาะที่)

ขั้นตอน:

• ภายในชิ้นงานจะถูกถ่ายออกและเชื่อมต่อกับเครื่องตรวจจับการรั่วไหล

• พื้นที่เชื่อมภายนอกจะถูกสแกนด้วยปืนสเปรย์ฮีเลียม

• สัญญาณจะได้รับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์เพื่อค้นหาจุดรั่วไหลได้อย่างแม่นยำ

ลักษณะ:เหมาะสำหรับระบุตำแหน่งรอยรั่วในชิ้นส่วนขนาดเล็ก มีความไวสูง

วิธีที่ 2:ฮีเลียมฮูด/วิธีการปิดล้อม (การประเมินความสมบูรณ์ของซีลโดยรวม)

ขั้นตอน:

• ชิ้นงานถูกเติมด้วยฮีเลียมและวางไว้ภายในตู้ดูดสุญญากาศ หรือใช้เครื่องดูดควัน/ดมกลิ่นภายนอกเพื่อการตรวจจับ

• ตรวจพบฮีเลียมสะสมหรือหลบหนี

ลักษณะ:วัดปริมาณลิตรทั้งหมดอัตราเอก; เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างที่ซับซ้อน

4. ขั้นตอนการปฏิบัติงาน (ใช้วิธีดมกลิ่นเป็นตัวอย่าง)

4.1 ขั้นตอนการเตรียมการ:

การทำความสะอาดชิ้นงาน การสอบเทียบอุปกรณ์ และการยืนยันพื้นหลังของฮีเลียมด้านสิ่งแวดล้อม

4.2 การใช้งานการตรวจจับ:

• ชิ้นงานเชื่อมต่อกับระบบตรวจจับการรั่วไหลและอพยพไปตามแรงดันใช้งาน

• การพ่นฮีเลียมเริ่มต้นเมื่อความดันของระบบถึง ≤0.1 Pa (ระยะห่างปืนพ่น: 1–2 ซม. ความดัน: 0.1–0.2 MPa)

• การสแกนอย่างเป็นระบบตามแนวตะเข็บเชื่อม โดยเน้นไปที่พื้นที่ที่มีความเครียดจากความร้อนเข้มข้น

4.3 การวิเคราะห์ข้อมูล:

• สัญญาณเตือนจะถูกกระตุ้นหากอัตราการรั่วไหลเกินเกณฑ์ (เช่น 1×10⁻⁹ Pa·m³/s)

• มีการทำเครื่องหมายจุดรั่ว และสภาวะการตรวจจับและข้อมูลจะถูกบันทึก

4.4 การตรวจสอบซ้ำและการรายงาน:

การทดสอบซ้ำหลังการซ่อมแซม ตามด้วยการสร้างรายงานผลการทดสอบที่สมบูรณ์

5. ข้อพิจารณาและมาตรฐานพิเศษ

• การดัดแปลงเฉพาะด้านเซรามิก: มุ่งเน้นไปที่การตรวจจับบริเวณรอยแตกขนาดเล็กที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกัน

• การจัดระดับความไว: เลือกตามสาขาการใช้งาน ข้อกำหนดระดับการบินและอวกาศอาจถึงระดับที่เข้มงวดถึง 10⁻¹² Pa·m³/s

• การปฏิบัติตามมาตรฐาน: การปฏิบัติตามมาตรฐานระดับชาติ/การทหาร, ASTM หรือข้อกำหนดเฉพาะอุตสาหกรรม

• การวิเคราะห์ความล้มเหลว: การวิเคราะห์โครงสร้างระดับจุลภาค เช่น การแบ่งส่วนทางโลหะวิทยา และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) สำหรับจุดรั่วที่เกินมาตรฐาน

Wintrustek จะทำการทดสอบการรั่วของฮีเลียมสำหรับชิ้นส่วนเซรามิกกับโลหะทุกชิ้น โปรดตรวจสอบลิงค์ด้านล่างเพื่อดูการทดสอบอัตราการรั่วของเรา:

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

IV. สถานการณ์การใช้งานทั่วไป

• บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: การเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวเซรามิก (AlN/Al₂O₃) และชั้นทองแดงในโมดูล IGBT

• ส่วนประกอบของระบบสุญญากาศ: ซีลเซรามิกกับโลหะในเครื่องเร่งอนุภาคและอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

• การบินและอวกาศ: เซ็นเซอร์เครื่องยนต์และหน้าต่างปิดผนึกยานอวกาศ

• พลังงานและออปโตอิเล็กทรอนิกส์: การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงและบรรจุภัณฑ์เลเซอร์กำลังสูง

V. สรุป

การบัดกรีโลหะแบบแอคทีฟเป็นวิธีการพื้นฐานในการผลิตที่เชื่อถือได้เซรามิกกับโลหะจุดเชื่อมต่อที่มีการตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตรมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานทองคำในการยืนยันความสุญญากาศ การรวมกันของเทคโนโลยีทั้งสองนี้รับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาวของส่วนประกอบที่เชื่อมในสถานการณ์ที่รุนแรง ในการใช้งานจริง การปรับพารามิเตอร์กระบวนการบัดกรีให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ และเลือกวิธีการตรวจจับรอยรั่วและระดับความไวที่เหมาะสม โดยขึ้นอยู่กับโครงสร้างชิ้นงาน คุณสมบัติของวัสดุ และความต้องการใช้งาน แนวทางนี้พัฒนาระบบควบคุมคุณภาพแบบวงปิดที่ทำงานตั้งแต่การผลิตไปจนถึงการตรวจสอบ