前言
金屬化漿通常由金導電相、粘結劑相和有機載體組成,以不同比例均勻混合製成金屬漿料,通過絲網印刷、噴槍噴塗或其他工藝塗覆到陶瓷基板表面,金屬和陶瓷經高溫共燒後密封。
導電相
導電相是指金屬漿料中的導電顆粒,金屬漿料根據導電相的不同可分為***漿料和賤金屬漿料。 漿料是指以Au、Ag等及其合金為導電相的一種導電漿料,在厚膜元件及其電路中應用較為廣泛。 漿料的理化效能相對穩定,但由於價格高昂,其開發和應用受到限制。 為了找到替代最佳漿料的材料,人們開始研究賤金屬材料。 賤金屬漿料主要包括銅漿、鎳漿、鉬錳漿和鎢漿。
CU導電漿料
使用Cu作為導電相的金屬漿料具有許多優點,例如導電性好,可用於多層結構,易於印刷,生產成本低。 表1-3是各種Cu漿液的組成,Cu含量在73-80wt%之間,並含有微量的Mg、Ag、Mn等物質。
Cu漿料通常印刷在Al2O3陶瓷基板或厚膜介電層上,乾燥後在N2氣氛中燒成,但燒成氣氛中O2的含量會對漿料中的物質產生很大影響。
NI導電漿料
鎳導電漿通常印在玻璃基板表面,燒結氣氛一般為大氣壓或N2,有時在還原氣氛中燒結,燒結溫度一般在600°C左右。 但是,Ni的可焊性和導電性不如Cu,因此需要浸入錫中,並且焊區需要研磨或覆蓋AG或AG-PB等導體。 表1-4列出了NI和AL導電漿料的特性。
鉬錳(Mo-Mn)導電漿料
MO-MN漿料廣泛應用於陶瓷和金屬的密封工藝中,利用MO-MN漿料對陶瓷進行金屬化的方法通常稱為MO-MN法。 MO-MN法是將金屬MO或MO和MN與有機載體的混合粉末混合成金屬漿狀,然後將漿料塗覆在陶瓷生坯表面,然後在溼氫或惰性氣氛中高溫燒結,在燒結金屬層表面鍍鎳後進行釺焊,實現金屬和陶瓷的密封。
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根據眾多學者的研究,陶瓷和金屬的密封機理主要包括以下兩個方面:
(1)玻璃相的遷移。 在高溫燒結過程中,陶瓷基體中的玻璃相和金屬漿體中的玻璃相相互遷移,分別潤濕金屬顆粒和陶瓷,並在冷卻過程中將金屬和陶瓷密封在一起。
2)化學反應。陶瓷基體中的燒結助劑和金屬漿體中的無機氧化物會發生化學反應,形成新的化合物,有利於提高陶瓷和金屬的密封強度。
鎢(W)導電膏
由於金屬W的高熔點達到3140°C,電熱轉換效率高,鎢是許多電加熱材料製備中的首選原料。 與使用Mo-MN漿料金屬化Al2O3陶瓷相比,關於使用鎢漿的研究相對較少。
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通過眾多學者對W漿料的不斷研究,得出W漿料具有以下特點:
(1)線膨脹係數小,其值為46 10-6°C,氧化鋁陶瓷的膨脹係數約為
6 10-6°C,接近鎢漿的膨脹係數,因此燒結時金屬和陶瓷的結合強度較高。
(2)鎢漿的粘度可根據粉末和有機載體的不同比例進行調節
絲網印刷要求在相同條件下;
(3)鎢漿中鎢顆粒的粒徑一般<2μm,分散性好;
(4)可用於金屬和陶瓷在較高溫度下的共燒;
(5)適用於1300-1700°C高溫
引用:
金屬陶瓷加熱元件的製備及電阻溫度係數的調控
武漢理工大學工學碩士**。
作者姓名:朱峰。