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1. CTMS の最も一般的な 3 つの落とし穴
前の記事の GTMS は、ガラスと金属間の直接的な化学結合に依存していました。 CTMS (セラミック メタル シール) は異なります。セラミックと金属は直接接合できず、2 段階の「メタライゼーション + ろう付け」プロセスを通じて間接的に接続する必要があります。プロセスステップが増えるほど、欠陥の種類も増えます。 3 つの高周波欠陥:
メタライゼーション層が剥がれる - 焼結されたメタライゼーション層がセラミックに完全に結合しておらず、ろう付け中に剥がれます。シールは完全に失敗します。
ろう付けボイド – ろう付けフィラー金属が金属化セラミック表面と金属シェルの間に適切に流れず、ボイドが残ります。空隙は有効シール面積を減少させ、局所的な応力集中を引き起こし、漏れの危険を引き起こします。
セラミックの亀裂 - ろう付けおよび冷却後にセラミックに亀裂が発生し、気密性と絶縁性が直接破壊されます。
2. 3つの不具合の根本原因と予防
3 つの欠陥タイプは 3 つの防御線に対応しており、根本原因と対策は 1 対 1 に対応しています。
剥離の防止 - 根本的な原因は、不適切な金属化スラリー配合、不十分な焼結温度、または不適格なセラミック表面粗さです。対策はメタライゼーション層の品質管理です。メタライゼーションは CTMS の「魂のプロセス」であり、セラミックをろう付けできるかどうかを決定します。焼結後、メタライゼーション層の厚さは均一であり、セラミックと化学的に結合した遷移界面を形成する必要があります。 SMT-11*9 などの Xuri の HTCC セラミック シリーズ製品はすべて、この標準メタライゼーション プロセスに従っています。
焼結後、ニッケル層をろう付け移行層としてめっきする必要があります。ニッケルは、銀と銅の共晶などの一般的なろう付けフィラーによってよく濡れます。
ボイドの防止 - 根本的な原因は、不十分なフィラーの流れまたは不均一な配置です。対策はろう付けプロセスの制御です。封止領域に応じて充填量を正確に制御し、事前に均一に配置します（充填ホイルや充填リングなど）。メタライズされた表面の酸化と濡れへの影響を防ぐために、真空または還元雰囲気でろう付けします。
亀裂の防止 - 根本的な理由は、セラミックと金属の CTE が一致せず、冷却後に過剰な残留応力が残ることです。対策は構造とプロセスの二重制御で、中間遷移リングにはコバール合金などの低膨張合金を使用し、ろう付け温度と冷却速度を制御する。
これら 3 つの欠陥タイプの予防の焦点は異なります - 剥離はメタライゼーションによって制御され、ボイドはろう付けによって制御され、クラックは構造によって制御されます - しかし、本質は GTMS と同じです。つまり、各プロセス パラメータがその範囲内に維持されている場合にのみ、欠陥率を常に制御できます。
【用語解説】
1. メタライゼーション: セラミックスをはんだ付けできるように、セラミックスの表面に金属層を形成するプロセス。
2. ろう付けボイド: はんだは接合部に形成された小さなボイドを完全に埋めることができず、シールの信頼性が低下します。
