غلاف سيراميك ملحوم ملحوم بمرحل DC: التكنولوجيا الأساسية لتغليف المرحل المحكم

يعمل غلاف السيراميك الملحوم الملحوم بالمعدن DC Relay كمكون عازل وختم محكم لمرحلات DC ذات الجهد العالي. إنها تستخدم معدنة السيراميك والنحاس المعدني الخزفي لإنشاء تجويف إطفاء القوس مغلق بالكامل، مما يعزل أنظمة الاتصال الداخلية عن الرطوبة والغبار والبيئة الخارجية. يعالج هذا الحل اختناقات العلب البلاستيكية في ظل ركوب الدراجات ذات الجهد العالي ودرجة الحرارة العالية، ويتم اعتماده على نطاق واسع في تخزين الطاقة، وفصل بطارية السيارة الكهربائية، وأنظمة توزيع الطاقة التي تعمل بالتيار المستمر.

السيراميك والمعادن لها خصائص فيزيائية مختلفة إلى حد كبير. السيراميك عبارة عن مادة غير معدنية غير عضوية تتمتع بعزل رائع وثبات حراري، بينما يوفر المعدن توصيلًا كهربائيًا ممتازًا وليونة. من أجل الجمع بين نقاط قوتها في غلاف مرحل الفراغ الخزفي Al2O3 Alumina، تصبح تعدين السيراميك خطوة لا غنى عنها للمعالجة المسبقة. تقوم العملية بترسيب طبقة معدنية رقيقة مرتبطة بقوة على الأسطح الخزفية، مما يجعل السيراميك قابلاً للحام لتجميع اللحام اللاحق بحلقات معدنية أو أغطية نهائية. تحدد جودة المعدن بشكل مباشر ضيق الهواء والموثوقية طويلة المدى لمبيت التتابع النهائي.

إن الجمع بين السيراميك والمعدن في سيراميك الألومينا المعدني للمرحلات الكهربائية يجلب العديد من التحديات المادية الكامنة.

• معامل غير متطابق للتمدد الحراري. يتميز السيراميك بتمدد حراري منخفض بينما تتمدد المعادن بشكل أكبر تحت الحرارة، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث تشققات عند وصلات الغلق. يجب على المهندسين إدارة الإجهاد الحراري بعناية عبر طبقات معدنية وسيطة متطابقة.
• انخفاض الموصلية الحرارية وضعف مقاومة الصدمات الحرارية للسيراميك. أثناء عملية اللحام بالنحاس، يجب التقليل من التدرجات الحرارية حول منطقة اللحام، مع التحكم في معدلات التبريد بعد الانضمام.
• معظم أنواع السيراميك غير موصلة للكهرباء، مما يستبعد طرق اللحام الكهربائي التقليدية. مطلوب تعدين السيراميك أو اللحام المعدني النشط لإنشاء واجهة ربط موثوقة.
• يخلق التنسيق الإلكتروني المستقر داخل جزيئات السيراميك حواجز عالية أمام الترابط المباشر بين المعدن والسيراميك. تعديل السطح إلزامي قبل اللحام.
• السيراميك عبارة عن مواد بلورية تساهمية ذات تشوه بلاستيكي محدود. يحدث الكسر الهش في كثير من الأحيان في المفاصل. يتم تطبيق الطبقات العازلة المتوسطة ولحام الانتشار غير المباشر بشكل شائع لتقليل درجة حرارة الانضمام.
• مطلوب هياكل مانعة للتسرب متخصصة لعلب المرحل، مصنفة على أنها ختم مسطح، وختم الأكمام، وختم الدبوس، وختم بعقب. يوفر ختم الأكمام أفضل أداء، مع متطلبات تصنيع صارمة لجميع أنواع الوصلات.

آلية المعدنة هي مزيج معقد من الانتشار الفيزيائي والتفاعلات الكيميائية، بما في ذلك تدفق البلاستيك وإعادة ترتيب الجسيمات. تتفاعل مكونات الأكسيد الموجودة داخل عجينة المعدنة وتنتشر في مراحل تلبيد مختلفة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تشكل المواد الخام مركبات وسيطة وتتحول إلى مرحلة زجاجية سائلة عند درجة حرارة الانصهار. تولد مرحلة الزجاج اللزج تدفقًا بلاستيكيًا؛ إعادة ترتيب الجزيئات تحت القوة الشعرية. مدفوعة بالطاقة السطحية، تنتشر الذرات وتنمو الحبوب، وتتقلص المسام وتختفي، وتشكل أخيرًا طبقة معدنية كثيفة لمكونات سيراميك الألومينا عالية الدقة.

1. الركيزة المعالجة المسبقة. تلميع الفراغات الخزفية الملبدة للحصول على نعومة بصرية باستخدام معجون جلخ ماسي، والتحكم في خشونة السطح أقل من أو يساوي 1.6 ميكرومتر. التنظيف بالموجات فوق الصوتية في الأسيتون والكحول في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 دقيقة.
2. تحضير الملاط المعدني. يتم وزن المواد الخام وفقًا للتركيبة، ثم يتم استخدام المطحنة الكروية لتحضير الملاط باللزوجة المستهدفة.
3. طلاء وتجفيف. ملاط ​​معدنة طباعة الشاشة بالتساوي على ركائز السيراميك. تحتاج سماكة الملاط إلى تحكم دقيق: فالسماكة الرفيعة جدًا تسمح لحشو اللحام بالنحاس باختراق الطبقة المعدنية، في حين أن السماكة المفرطة تعيق انتقال العناصر. يتم تجفيف الأجزاء المطلية داخل الفرن.
4. المعالجة الحرارية. تلبيد قطع العمل المجففة تحت جو مختزل لتكوين الطبقة المعدنية المرتبطة.

طريقة مو-من

تستخدم عملية تعدين Mo-Mn مسحوق الموليبدينوم المقاوم للحرارة الممزوج بمسحوق المنغنيز، المطلي على سيراميك Al₂O₃ ومتكلس لتشكيل طبقة معدنية. تتطلب عملية Mo-Mn التقليدية درجات حرارة تلبيد عالية وتستهلك المزيد من الطاقة؛ بدون المنشطات، تظل قوة الختم منخفضة نسبيًا.

تنشيط طريقة Mo-Mn

تم تحسين Mo-Mn المنشط من طريق Mo-Mn الكلاسيكي. تتضمن التعديلات إضافة منشطات أو استبدال مسحوق المعدن بأكاسيد أو أملاح الموليبدينوم/المنجنيز، بهدف تقليل درجة حرارة التلبيد. على الرغم من أن العملية معقدة ومكلفة، إلا أنها تخلق ترابطًا قويًا وتحسن أداء الترطيب. ويظل هذا الحل المعدني الأكثر نضجًا والمعتمد على نطاق واسع لتعبئة التتابع المحكم.

اللحام المعدني النشط

يتم استخدام اللحام المعدني النشط على نطاق واسع لختم المعدن الخزفي. وبالمقارنة مع تقنية Mo-Mn، فقد تم تطويرها بعد حوالي 10 سنوات. يمكن إكمال الوصلة المعدنية الخزفية بالكامل خلال دورة تسخين واحدة. تحتوي سبيكة النحاس على عناصر نشطة مثل Ti وZr وHf وTa. تتفاعل هذه العناصر النشطة مع سيراميك الألومينا وتشكل طبقات تفاعل معدنية عند السطح البيني. هذه العملية أبسط وفعالة من حيث التكلفة للإنتاج الضخم. تكمن حدودها في الاختيار المحدود للمواد النحاسية، مما يجعلها أكثر ملاءمة للأجزاء الكبيرة أو الدفعات منخفضة الحجم بدلاً من الإنتاج المستمر عالي السرعة.

النحاس المرتبط مباشرة (DBC)

يقوم DBC بربط رقائق النحاس مباشرة على ركائز السيراميك، بشكل رئيسي Al₂O₃ وAlN. تم تطوير DBC جنبًا إلى جنب مع عبوات رقائق COB، حيث يقدم الأكسجين بين النحاس والسيراميك. عند 1065~1083 درجة، يتشكل سائل سهل الانصهار Cu-O ويتفاعل مع رقائق السيراميك والنحاس، ويولد مراحل CuAlO₂ أو Cu(AlO₂)₂ لتحقيق الترابط الصلب.

الاخرق المغنطروني

الرش المغنطروني عبارة عن تقنية ترسيب بخار فيزيائية تعمل على ترسيب أغشية معدنية متعددة الطبقات على ركائز خزفية. إنه يوفر التصاقًا قويًا، وتلوثًا منخفضًا، وبنية حبيبية يمكن التحكم فيها للحصول على طلاءات معدنية رقيقة عالية الجودة. ويكون الفيلم المعدني الناتج رقيقًا للغاية ويحافظ على تحمل الأبعاد المحكم. ومع ذلك، لا يمكن تطبيقه على السيراميك الحساس للحرارة مثل السيراميك الكهرضغطي أو المواد أحادية البلورة.

1. صياغة المعدنة. يضع تصميم التركيبة الأساس لطبقات المعدن المؤهلة.
2. Sintering temperature and holding time. Metallization sintering is classified into ultra-high temperature (>1600 درجة)، درجة حرارة عالية (1450 ~ 1600 درجة)، درجة حرارة متوسطة (1300 ~ 1450 درجة)، ودرجة حرارة منخفضة (<1300°C). Insufficient temperature stops glass phase diffusion; overheating weakens bonding strength and causes metallization layer peeling and seal failure.
3. البنية المجهرية لطبقة المعدنة. تحدد البنية المجهرية للتمعدن أداء الختم النهائي. طلاء معدني عالي الجودة كثيف مع التصاق قوي. إن الهيكل ذو الطبقات الواضحة بدون المركبات المعدنية الهشة المستمرة يقلل من انتشار الشقوق ومخاطر اختراق النحاس.

وتشمل العوامل المؤثرة الأخرى حجم جسيمات المسحوق وتدرجها. يميل المسحوق الناعم إلى التكتل وإفساد تجانس الطلاء. يؤدي المسحوق الخشن جدًا إلى زيادة درجة حرارة التلبيد وتقليل الجودة. تقنية الطلاء وسمك الطلاء لها أيضًا تأثير كبير على نتائج المعدنة.

يعتمد سيراميك الألومينا الممعدن على تقنية المعدنة الخزفية الناضجة وتقنية اللحام لتحقيق تغليف محكم موثوق به. تعد مطابقة إجهاد المواد، وصياغة المعدنة، ومعلمات التلبيد هي المتغيرات الأساسية التي تحدد العزل، ومعدل تسرب الهيليوم، وعمر الخدمة لمرحلات التيار المستمر ذات الجهد العالي. مع توسع أسواق تخزين الطاقة والمركبات الكهربائية، تستمر تقنية الختم الدقيقة من السيراميك إلى المعدن في التطور لتلبية متطلبات الجهد العالي والتصغير والعمر الطويل لمكونات مرحل الطاقة.

تواصل مع فريقنا الهندسي الآن للتحقق من صحة النموذج الأولي والاقتباس بالجملةتتابع العاصمة الإسكان السيراميك الملحومة الممعدنة، مدعومة بخطوط إنتاج تعدين السيراميك واللحام المحكم الخاصة بنا.