(Ковар до частини глиноземуВиробництвоWintrustek)

І. Огляд Ковар

Kovar — це сплав на основі заліза, нікелю та кобальту, головною особливістю якого є те, що його коефіцієнт теплового розширення збігається з коефіцієнтом деякого твердого скла та кераміки (наприклад, глинозему) у певному діапазоні температур. Ця особливість робить його необхідним герметизуючим матеріалом для електронної упаковки, аерокосмічної, лазерної та інших галузей промисловості. Зазвичай він використовується для виготовлення металевих компонентів для герметичного з’єднання зі склом або керамікою.

Позначення «4J» для прецизійних сплавів згідно з національним стандартом Китаю (GB) означає сплави, що мають характеристики розширення, що «наближаються» (J) до певного значення.

II. Детальний аналіз трьох сортів Ковар

Спільність: усі три виготовлені на основі Fe-Ni-Co та мають властивості розширення, подібні до твердого скла та кераміки. Криві теплового розширення, температури Кюрі та механічні характеристики значно змінюються внаслідок незначних змін складу.

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

Типовий склад:Fe-29Ni-17Co з незначними добавками розкислювальних елементів, таких як марганець і кремній.

Характеристики розширення: Середній коефіцієнт лінійного розширення добре відповідає склам молібденової групи DM-308 і кераміці 92-96% оксиду алюмінію в діапазоні 20-450 °C.

Ключові параметри:

• Температура Кюрі: приблизно 430°C (втрачає феромагнітні властивості вище цієї температури).

• Відповідні матеріали: кераміка з високим вмістом алюмінію, скло молібденової групи.

• Обробка поверхні: зазвичай вимагає покриття нікелем або золотом для підвищення здатності до паяння та стійкості до корозії.

• Основне застосування: мікрохвильові трубки, лазери, корпуси інтегральних схем, високонадійні реле, аерокосмічні герметичні з’єднувачі.

2. 4J33 і 4J34 (покращений Ковар)

Ці сплави є варіантами, розробленими для усунення недоліків 4J29 (таких як підвищені низькотемпературні коефіцієнти розширення), що мають вищі температури Кюрі.

Відмінності складу:

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

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

Характеристики розширення:При кімнатній температурі приблизно до 300°C коефіцієнт розширення трохи нижчий, ніж 4J29, що забезпечує кращу сумісність із певними спеціальними склянками чи керамікою.

Ключова перевага — висока температура Кюрі:

• 4J29: ~430°C

• 4J33: ~500°C

• 4J34: ~480°C

Значення:Більш висока температура Кюрі гарантує, що матеріал залишається немагнітним при підвищених робочих температурах, запобігаючи магнітним перешкодам з високочастотними, високоточними інструментами.

Вибір застосування: підходить для високотемпературних середовищ або додатків, чутливих до магнітного поля, або вибрано на основі випробувань на відповідність кривої розширення з конкретними ущільнювальними матеріалами.

III. Основні переваги пайки Ковар глиноземною керамікою

Газонепроникне герметичне ущільнення кераміки Kovar і глинозему за допомогою пайки є важливою технологією в сучасній електронній упаковці, яка має такі основні переваги:

1. Виняткова відповідність теплового розширення (фундаментальна перевага)

При охолодженні від пайки до кімнатної температури однакові швидкості стиснення обох матеріалів значно зменшують залишкову термічну напругу в місці з’єднання. Це успішно усуває розтріскування кераміки та розриви паяного шва, що забезпечує максимальну надійність.

2. Досягнення високої газонепроникності

Швидкість витоку гелію в зрілих системах часто падає нижче 1×10⁻⁸ Па·м³/с для герметичних компонентів, що ефективно ізолює зовнішню вологу та кисень. Це відповідає суворим вимогам до надійності для аерокосмічних, військових та інших застосувань з високим попитом.

3. Висока механічна міцність і структурна цілісність

Ковар прзабезпечує міцну механічну підтримку та міцність, тоді як глиноземна кераміка забезпечує чудову ізоляцію та твердість. Пайка цих матеріалів призводить до отримання міцної композитної структури із захисними та функціональними властивостями.

4. Розвинені процеси та висока надійність

Був побудований послідовний технологічний ланцюг, який включає керамічну металізацію (молібден-марганцева техніка), нікелювання, складання з компонентами Kovar і пайку у вакуумі/захисному середовищі. Процес добре контрольований, підходить для масового виробництва та дає високі врожаї незмінної якості.

IV. Підсумок порівняння та рекомендації щодо вибору

Ⅴ. Висновок

У сімействі Kovar 4J29 є стандартним і рекомендованим матеріалом для пайки кераміки з високим вмістом оксиду алюмінію, що забезпечує хороший баланс продуктивності, вартості та надійності. 4J33/34 — це покращення продуктивності для окремих застосувань, які потребують вищих робочих температур або строгих немагнітних характеристик.Пайка Ковару глиноземною керамікою, яка підтримується відповідністю їх теплового розширення, стала промисловим стандартом для герметичного пакування високонадійних електронних і оптоелектронних компонентів.