ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Металлизация спеканием из "Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры" Металлизацией спеканием называют процессы сцепления металла с подложкой в результате окислительно-восстановительных реакций в зоне контакта при высоких температурах. При спекании металла с Керамикой главную роль играют электронные явления. Для развития электронного механизма необходим адгезионный контакт соединяемых тел, достигаемый при смачивании подложки расплавленным металлом. При хорошем с 4ачивании газы вытесняются из зоны контакта и поверхности сближаются настолько, что начинают действовать электростатические межмолекулярные силы. Смачивание обеспечивается при условии образования жидкой прослойки, например, в виде легкоплавкой эвтектики, состоящей из окислов керамики и металла покрытия. Это интерметаллическое соединение образуется тем легче, чем активнее металл. Возможно применение промежуточного слоя из молибдена, алюминия или другого активного металла. [c.67] В зависимости от газовой среды при термоообработке различают процессы без доступа и с доступом кислорода (табл. 11). [c.67] Процессы, протекающие без доступа кислорода, основаны на более высоком сродстве к кислороду активного металла (Мп, Т1, 2г, Si и др.) по сравнению с металлами, входящими в состав окислов керамики. Возможны два варианта проведения процесса в водороде и в вакууме. Термообработку в водородной печи применяют при использовании смеси порошков молибдена и активного металла. Термообработка в вакууме необходима для высокотемпературных припоев с добавкой активного металла, а также для порошков гидридов ЗгНг и Т1Н. [c.68] В процессах с доступом кислорода используют его ад-гезиоипо-активное действие при диффузии и реакциях в зоне контакта, Различают два вида спекания с участием кислорода в нейтральной среде с ограниченной подачей кислорода и в атмосфере воздуха (медная и никелевая фольга, галлиевые расплавы, распыленные металлы и сплавы при газотермическом напылении). [c.68] Во всех случаях спекания металла с керамикой образуется переходная зона, в которой металлические связи между атомами постепенно переходят в ионно-ковалентные. [c.68] Спекание с керамикой смеси порошков молибдена и активного металла проводят в водородной среде, содержащей ограниченное количество паров воды при ПОО—1350°С с выдержкой 30 мин. В этих условиях протекают твердофазные диффузионные процессы. Высокая температура спекания позволяет применять только жаропрочную керамику на основе А Оз или ВеО. Сцепление обусловливается двумя механизмами химическим взаимодействием активного металла в твердой фазе с окислами керамики и диффузией стеклофазы керамики в металлический слой. В результате структура спеченного с керамикой слоя металлизации представляет собой матрицу (каркас) из зерен молибдена, заполненную продуктами взаимодействия порошка активного металла с окислами керамики и молибдена. [c.68] Порошок Мо должен иметь дисперсность, характеризуемую удельной поверхностью 5000 см /г, порошок активного металла — 10 000 см7г. Измельчение производят в органической жидкости, чтобы избежать попадания влаги в состав пасты. Влага приводит к коагуляции частиц в пасте и нарушению ее тиксотропных свойств. [c.69] Спеченный слой на основе молибдена может быть в дальнейшем подвергнут гальваническому наращиванию никелем или медью для последующей пайки низкотемпературными припоями. Непосредственная пайка к слою молибдена возможна высокотемпературными припоями в защитной среде при 780—1000° С. [c.69] Недостатком металлизации в водороде с использованием смеси металлических порошков является высокая температура и относительная длительность выдержки при спекании. [c.69] Спекание с керамикой припоя с активной присадкой, выполняемое в вакууме при жидкофазных реакциях, позволяет применять температуру спекания около 900° С. Высокотемпературный припой смачивает поверхность, обеспечивая адгезионное контактирование жидкого металла и керамики. В основе процесса лежит взаимодействие активного металла с окислами керамики. [c.69] Опасно образование хрупких интерметаллидов с участием А1, Ti и Ag. Образование их происходит при температуре выше 900° С. ло-этому важно не превышать этого предела и сокращать (до 100 с) время выдержки при максимальной температуре. [c.70] Жаростойкость слоя металлизации, выполненного с помощью припоев с активными добавками, составляет 400—450° С. [c.70] Металлизация керамики галлиевыми сплавами. Диффузионно твердеющие галлиевые сплавы представляют собой расплавы галлия или его низкотемпературных сплавов (с оловом, индием и другими металлами) с диспергированными в них порошками более тугоплавких металлов — меди, серебра и других, повышающими после термообработки температуру плавления сплава. [c.70] Галлий и входящие в сплав компоненты (олово, индий, медь, серебро) не являются высокоактивными по отношению к кислороду. Их сродство к кислороду намного ниже прочности связи металл—кислород в тугоплавких окислах кремния, алюминия и бериллия, входящих в керамику. В образовании сцепления здесь участвует атмосферный кислород, который проявляет свое адгезионноактивное действие, как и в других металлоокисных системах. [c.70] Спекание с керамикой медной фольги на воздухе с участием флюса. При использовании флюса, играющего роль связующего переходного слоя от фольги к подложке, существенно снижается требование к стабильности максимальной температуры спекания по сравнению с методом непосредственного сцепления фольги с керамикой. Спекание можно проводить в муфельной печи в атмосфере окружающего воздуха. Время спекания должно быть невелико для ослабления вредного влияния на металл окислительных про--цессов. [c.70] Флюс представляет собой порошок активной фритты, в которой активным компонентом является борный ангидрид. Он выделяется т соединения, входящего в состав порошка, непосредственно во время нагрева при пайке, что обеспечивает его высокую химическую) активность. [c.71] Образуемые комплексы смачивают обе поверхности, заполняют. зазор и обеспечивают сцепление. [c.71] Спекание меди с керамикой в слабоокислительной среде. Химически осажденный слой меди толщиной 25—50 мкм спекается с подложкой из высокоглиноземистой керамики в слабоокислительной атмосфере аргона (азота) в смеси с весьма малым количеством кислорода (до 0,1%). Спекание протекает при точно поддерживаемой температуре 1070 5°С в течение 10 с. Расплавленный эвтектический слой Си + СигО, температура плавления которого 1065° С, смачивает сомкнутые поверхности металла и керамики в зоне контакта. Слой весьма тонкий, несколько микрометров, определяемый глубиной проникновения кислорода в медь. Электроотрицательный кислород приводит к образованию положительных ионов меди, которые затем ионной связью соединяются с твердофазным окислом керамики [33]. [c.71] Вернуться к основной статье