דיור קרמי מרותך מתכתי DC ממסר: טכנולוגיית ליבה של אריזות ממסר הרמטיות

ה-DC Relay Metallized Welded Ceramic Housing משמש כרכיב מבודד ואיטום הרמטי קריטי עבור ממסרי DC במתח גבוה. הוא משתמש במטאליזציה קרמית והלחמת קרמיקה-מתכת ליצירת חלל כיבוי קשת אטום לחלוטין, מבודד מערכות מגע פנימיות מלחות, אבק והסביבה החיצונית. פתרון זה נותן מענה לצווארי הבקבוק של בתי פלסטיק תחת מתח גבוה וטמפרטורות גבוהות, והוא מאומץ באופן נרחב באחסון אנרגיה, ניתוק סוללות EV ומערכות חלוקת חשמל DC.

לקרמיקה ולמתכות יש תכונות פיזיקליות שונות בתכלית. קרמיקה היא חומר אנאורגני שאינו מתכתי עם בידוד ויציבות תרמית יוצאי דופן, בעוד שמתכת מספקת מוליכות חשמלית וגמישות מצוינים. כדי לשלב את העוצמות שלהם עבור מארז ממסר ואקום קרמי של אלומינה Al2O3, מתכת קרמית הופכת לשלב הטיפול המקדים ההכרחי. התהליך מפקיד סרט דק מתכתי מלוכד היטב על משטחי קרמיקה, מה שהופך את הקרמיקה לריתוך להרכבת הלחמה לאחר מכן עם טבעות מתכת או מכסי קצה. איכות המתכת קובעת ישירות את אטימות האוויר ואת האמינות לטווח ארוך של בית הממסר המוגמר.

חיבור קרמיקה ומתכת עבור אלומינה קרמיקה מתכתית עבור ממסרים חשמליים מביאה מספר אתגרים חומריים.

• מקדם התפשטות תרמית לא תואם. קרמיקה כוללת התפשטות תרמית נמוכה בעוד שמתכות מתרחבות הרבה יותר תחת חום, מה שמעורר בקלות סדקים באיטום מפרקים. מהנדסים חייבים לנהל בקפידה מתח תרמי באמצעות שכבות מתכת ביניים מותאמות.
• מוליכות תרמית נמוכה ועמידות לזעזועים תרמית ירודה של קרמיקה. במהלך ההלחמה, יש למזער את שיפוע הטמפרטורה סביב אזור הריתוך, עם קצבי קירור מבוקרים לאחר ההצטרפות.
• רוב הקרמיקות אינן מוליכות, ששוללות שיטות ריתוך חשמליות קונבנציונליות. נדרשת מתכת קרמית או הלחמת מתכת אקטיבית כדי ליצור ממשק מליטה אמין.
• תיאום אלקטרוני יציב בתוך מולקולות קרמיות יוצר מחסומים גבוהים לחיבור קרמי-מתכת ישיר. שינוי פני השטח הוא חובה לפני הריתוך.
• קרמיקה היא חומרים גבישיים קוולנטיים עם דפורמציה פלסטית מוגבלת. שבר שביר מתרחש לעתים קרובות במפרקים. שכבות חיץ ביניים וריתוך דיפוזיה עקיף מיושמים בדרך כלל לטמפרטורת הצטרפות נמוכה יותר.
• נדרשים מבני איטום מיוחדים עבור בתי ממסר, המסווגים כאטם שטוח, אטם שרוולים, אטם סיכות ואטם קת. איטום שרוולים מספק את הביצועים הטובים ביותר, עם דרישות ייצור קפדניות עבור כל סוגי המפרק.

מנגנון המתכת הוא שילוב מורכב של דיפוזיה פיזיקלית ותגובות כימיות, כולל זרימת פלסטיק וסידור מחדש של חלקיקים. רכיבי תחמוצת בתוך משחת המתכת מגיבים ומתפזרים בשלבי סינטר שונים. עם עליית הטמפרטורה, חומרי הגלם יוצרים תרכובות ביניים והופכים לשלב זכוכית נוזלית בטמפרטורה האוטקטית. שלב הזכוכית הצמיגה מייצר זרימה פלסטית; חלקיקים מתארגנים מחדש תחת כוח נימי. מונעים על ידי אנרגיית פני השטח, האטומים מתפזרים ודגנים גדלים, הנקבוביות מתכווצות ונעלמות, ולבסוף יוצרות שכבה מתכתית צפופה עבור רכיבי הקרמיקה של אלומינה דיוק גבוה.

1. עיבוד מקדים של המצע. ליטוש חלקי קרמיקה מחומרים לחלקות אופטית עם משחת יהלומים שוחקת, שליטה בחספוס פני השטח פחות או שווה ל-1.6מיקרומטר. ניקוי קולי באציטון ואלכוהול בטמפרטורת החדר למשך 20 דקות.
2. הכנת תמיסה מתכתית. שקלו חומרי גלם על פי הניסוח, ואז טחנת כדורים להכנת תמיסה עם צמיגות ממוקדת.
3. ציפוי וייבוש. תמיסת מתכת הדפסת מסך באופן שווה על מצעים קרמיים. עובי התמיסה זקוק לשליטה מדויקת: דק מדי מאפשר למילוי הלחמה לחדור לשכבה המתכתית, בעוד שעובי מוגזם מונע נדידת יסודות. החלקים המצופים מיובשים בתוך תנור.
4. טיפול בחום. חלקי עבודה מיובשים בסינטר תחת אווירה מפחיתה ליצירת השכבה המתכתית המלוכדת.

שיטת מו-מן

מתכת Mo-Mn משתמשת באבקת מוליבדן עקשנית המעורבבת באבקת מנגן, מצופה על קרמיקה Al₂O₃ ומרוסנת ליצירת שכבת מתכת. תהליך Mo-Mn המסורתי דורש טמפרטורות סינטר גבוהות וצורך יותר אנרגיה; ללא מפעילים, חוזק האיטום נשאר נמוך יחסית.

שיטת Mo-Mn מופעלת

Mo-Mn מופעל מותאם ממסלול Mo-Mn הקלאסי. השינויים כוללים הוספת מפעילים או החלפת אבקת מתכת בתחמוצות מוליבדן/מנגן או מלחים, במטרה להפחית את טמפרטורת הסינטר. למרות שהתהליך מסובך ויקר, הוא יוצר קשר חזק ומשפר את ביצועי ההרטבה. זה נשאר פתרון המתכת המבוגר והאומץ ביותר עבור אריזות ממסר הרמטיות.

הלחמת מתכת אקטיבית

הלחמת מתכת פעילה נמצאת בשימוש נרחב לאיטום קרמי-מתכת. בהשוואה לטכנולוגיית Mo-Mn, היא פותחה בערך 10 שנים מאוחר יותר. ניתן להשלים את כל מפרק הקרמיקה-מתכת בתוך מחזור חימום אחד. סגסוגת הלחמה מכילה יסודות פעילים כגון Ti, Zr, Hf ו-Ta. אלמנטים פעילים אלה מגיבים עם קרמיקה אלומינה ויוצרים שכבות תגובה מתכתיות בממשק. תהליך זה פשוט יותר וחסכוני לייצור המוני. המגבלה שלו טמונה בבחירת חומרי הלחמה מוגבלת, מה שהופך אותו למתאים יותר לחלקים גדולים או לקבוצות בנפח נמוך במקום ייצור מתמשך במהירות גבוהה.

נחושת מלוכדת ישירה (DBC)

DBC מקשר רדיד נחושת ישירות על מצעים קרמיים, בעיקר Al₂O₃ ו- AlN. פותחה לצד אריזת שבבי COB, DBC מציגה חמצן בין נחושת לקרמיקה. ב-1065~1083 מעלות נוצר נוזל אוטקטי Cu-O ומגיב עם נייר הקרמיקה והנחושת, ויוצר שלבי CuAlO₂ או Cu(AlO₂)₂ כדי להשיג קשר מוצק.

מקרטעת מגנטרון

קיצוץ מגנטרון היא טכניקת שקיעת אדים פיזית המטביעה סרטים מתכתיים רב-שכבתיים על מצעים קרמיים. הוא מספק הידבקות חזקה, זיהום נמוך ומבנה גרגר מבוקר עבור ציפוי מתכת דק באיכות גבוהה. הסרט המתכתי המתקבל הוא דק במיוחד ושומר על סובלנות מימדית הדוקה. עם זאת, לא ניתן ליישם אותו על קרמיקה רגישה לחום כמו קרמיקה פיזואלקטרית או חומרים חד-גבישיים.

1. ניסוח מתכת. עיצוב הניסוח מניח את הבסיס לשכבות מתכת מוסמכות.
2. Sintering temperature and holding time. Metallization sintering is classified into ultra-high temperature (>1600 מעלות), טמפרטורה גבוהה (1450 ~ 1600 מעלות), טמפרטורה בינונית (1300 ~ 1450 מעלות), וטמפרטורה נמוכה (<1300°C). Insufficient temperature stops glass phase diffusion; overheating weakens bonding strength and causes metallization layer peeling and seal failure.
3. מבנה מיקרו של שכבת המתכת. מיקרו-מבנה מתכת קובע את ביצועי האיטום הסופי. ציפוי מתכתי איכותי צפוף עם הדבקה חזקה. מבנה שכבות ברור ללא תרכובות אינטר-מתכתיות שבירות מתמשכות מפחית את התפשטות הסדקים ואת הסיכון לחדירת הלחמה.

גורמים משפיעים נוספים כוללים גודל חלקיקי אבקה והדרגתיות. אבקה עדינה נוטה להצטבר ולהרוס את אחידות הציפוי. אבקה גסה מדי מגבירה את טמפרטורת הסינטר ופוגעת באיכות. טכניקת הציפוי ועובי הציפוי גם משפיעות באופן משמעותי על תוצאות המתכת.

קרמיקה ממסרת אלומינה מתכתית תלויה בטכנולוגיית מתכת והלחמה קרמית בוגרת כדי להשיג אריזה הרמטית אמינה. התאמת מתח חומר, ניסוח מתכת ופרמטרים סינטרה הם משתני הליבה הקובעים את הבידוד, קצב דליפת ההליום וחיי השירות עבור ממסרי DC במתח גבוה. ככל ששווקי אחסון האנרגיה ורכבים חשמליים מתרחבים, טכנולוגיית איטום קרמיקה למתכת מדויקת ממשיכה להתפתח כדי לעמוד בדרישות מתח גבוהות יותר, מזעור ואורך חיים ארוך עבור רכיבי ממסר כוח.

צור קשר עם צוות ההנדסה שלנו עכשיו עבור אימות אב טיפוס והצעת מחיר בכמות גדולה שלDC Relay מתכתי מרותך דיור קרמי, מגובה בקווי ייצור מתכת קרמי וריתוך הרמטי שלנו.