現代の科学技術の急速な発展に伴い、電子産業、原子力産業、航空宇宙、現代通信などのハイテク分野では、新しい工学材料に対する要求がますます高まっています。周知のとおり、現代技術により開発されたエンジニアリングセラミックス材料（構造用セラミックスとも呼ばれます）は、現代のハイテクノロジーの発展と応用に適応する新しい工学材料です。現在では金属、プラスチックに次ぐ第3のエンジニアリング材料となっています。この材料は、高融点、耐高温、耐食性、耐摩耗性などの特殊な特性を備えているだけでなく、耐放射線性、高周波、高電圧絶縁などの電気特性、音、光、熱、電気などの特性も備えています。 、磁気および生物学的、医療、環境保護、その他の特殊な特性。このため、これらの機能性セラミックスは、エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス、光電子情報、現代の通信、自動制御などの分野で広く使用されています。あらゆるエレクトロニクス製品において、セラミックスなどの封止技術が極めて重要な位置を占めることは明らかです。
ガラスとセラミックの封止は、ガラスとセラミックを適切な技術で接合して構造全体を形成するプロセスです。言い換えれば、ガラスとセラミックの部品が優れた技術を使用して、2つの異なる材料が異種材料接合に組み合わされ、その性能がデバイス構造の要件を満たすようになります。
セラミックとガラスの間の封止は、近年急速に開発されています。シーリング技術の最も重要な機能の 1 つは、複数の部品からなる部品を低コストで製造する方法を提供することです。セラミックスの成形は部品や材料によって制限されるため、効果的な封止技術の開発が非常に重要です。ほとんどのセラミックは、高温であっても脆性材料の特性を示すため、緻密なセラミックを変形させて複雑な形状の部品を製造することは非常に困難です。先進的熱機関計画など一部の開発計画では、機械加工により単体部品を製造できるものもあるが、高コストや加工難易度の制約から量産化が困難である。しかし、磁器封止技術は、より複雑でない部品をさまざまな形状に接続できるため、加工コストを大幅に削減できるだけでなく、加工代も削減できます。封止技術のもう 1 つの重要な役割は、セラミック構造の信頼性を向上させることです。セラミックスは脆い材料であり、欠陥に大きく依存します。複雑な形状を形成する前に、単純な形状の部品の欠陥を検査および検出することが容易であり、部品の信頼性が大幅に向上します。
ガラスとセラミックスの封止方法
現在、セラミックスの封止方法には金属溶接、固相拡散溶接、酸化物ガラス溶接の3種類があります（1）活性金属溶接は、セラミックスとガラスを反応性金属やはんだで直接溶接・封止する方法です。いわゆる活性金属とは、Ti、Zr、HFなどを指します。それらの原子電子層は完全には満たされていません。そのため、他の金属に比べて活力に優れています。これらの金属は酸化物やケイ酸塩などとの親和性が高く、通常の条件下では最も酸化されやすいため活性金属と呼ばれます。同時に、これらの金属とCu、Ni、AgCu、Agなどは、それぞれの融点よりも低い温度で金属間化合物を形成し、これらの金属間化合物は高温でガラスやセラミックスの表面によく結合します。したがって、これらの反応性金と対応する火薬を使用することで、ガラスとセラミックの封止を成功裏に完了することができます。
(2) 外周相拡散封止は、2 つのクラスター材料を密着させ、一定の塑性変形を生じさせ、一定の圧力と温度下で原子同士が膨張・収縮し、全体の封止を実現する方法です。
(3) ガラスと肉磁器の封止にはガラスはんだを使用します。
ソルダーガラスの封止
(1) 封止材料としてガラス、セラミック、はんだガラスを最初に選択し、これら 3 つの足膨張係数が一致している必要があります。これが封止成功の主な鍵です。もう 1 つの重要な点は、選択したガラスが封着中にガラスとセラミックで十分に濡れている必要があり、封着された部品 (ガラスとセラミック) が熱変形していないことです。最後に、封着後のすべての部品が一定の強度を持っている必要があります。
(2) 部品の加工品質: ガラス部品、セラミック部品、およびはんだガラスの封止端面はより高い平坦度を持たなければなりません。そうしないと、はんだガラス層の厚さが一定でなくなり、封止応力が増加し、さらにはリードの原因になります。磁器部品の爆発に。
(3) はんだガラス粉末の結合剤としては、純水やその他の有機溶媒を使用できます。有機溶剤をバインダーとして使用する場合、封止プロセスが適切に選択されていないと、カーボンが減少し、はんだガラスが黒くなります。また、密閉すると有機溶剤が分解し、人体に有害なガスが発生します。したがって、できるだけ純水をお選びください。
(4) 加圧はんだガラス層の厚さは通常 30 ～ 50um です。圧力が小さすぎると、ガラス層が厚すぎるとシール強度が低下し、さらにはレイクガスが発生します。シール端面が理想的な平面にならないため、圧力が高くなりすぎ、石炭ガラス層の相対的な厚さが大きく変化し、これによってシール応力が増大し、クラックが発生することもあります。
(5) 結晶化封止は段階的に昇温する仕様となっており、昇温初期の急激な水分の発生によるはんだガラス層内の気泡の発生を防止する目的と、ピース全体やガラスピースのサイズが大きい場合、急激な加熱による温度ムラによるピース全体やガラスの割れを避けるためです。温度がはんだの初期温度まで上昇すると、はんだガラスが破壊され始めます。シール温度が高く、シール時間が長く、生成物のブレークアウト量が多いとシール強度は向上しますが、気密性は低下します。封着温度が低く、封着時間が短く、ガラス組成が多く、気密性は良好ですが、封着強度が低下します。また、検体の数もはんだガラスの線膨張係数に影響します。したがって、封止品質を確保するには、適切なはんだガラスを選択することに加えて、試験面に応じて合理的な封止仕様と封止プロセスを決定する必要があります。ガラスとセラミックの封止プロセスでは、さまざまなはんだガラスの特性に応じて封止仕様も調整する必要があります。
投稿時間: 2021 年 6 月 18 日