SU998435A1 - Способ изготовлени металлокерамического узла - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам со единени  металла с керамикой с использованием промежуточного сло , конкретно - к электровакуумной, полупроводниковой технике, электронике, использую1дим металлокерамические узлы.

Известен способ соединени  металла с керамикой методом предварительной металлизации керамики и последующей паПки с металлом твердыми припо ми 1 .

Недостатками указанного способа  вл ютс  использование сложного оборудовани  - конвейерных или колпаковых водородных печей, а также дорогосто щих припоев и необходимость применени  защитной среды (водорода, аргона ) , что усложн ет технологический процесс и создает небезопасные усло .ВИЯ дл  работы.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  металлокерамических узлов нагревом токами высокой 4acTOTF. металлической и кepat 1ичecкoй детали в сборке, причем слой металла соедин етс  с керамическим материалом с помощью стекловидного промежуточного сло , включающего 5102. 2 2 Однако сложность в проведении технологического процесса, заключающа с  в нагреве подготовленного к заварке узла под вакуумом до 1400-1450°С в течение 5 мин выдержки и последугацегс резкого охлаждени , ограничивает применение известного способа.

Целью изобретени   вл етс  повыше ние качества металлокерамических узлов при одновременном снижении темпе ратуры пайки.

Указанна  цель достигаетс  тем, что по известному способу получени  металлокерамического узла путем нанесени  на металлическую деталь стеклоОбразующего материала, включающего S i Oj, AljOj, соединени  ее с керамической деталью и нагрева собранного узла токами вмсокой частоты в течение 2-5 мин и выдержки с последующим резким охлаждением до 500-600С, стеклообразующий материал дополнителт но содержит Б.ОЗ, Nar,0, Се О,, и Sb . О при следующем соотпои.енпи компонент,в,мае.%

SiO 71,4-72,5

4,5-15,0

BjOn 11,0-12,0

NagO 10,6-11,0

CeO 0,3

Sb20-i 0,3 нагрев ведут до 900-1100°С и выдерживают 1-5 мин/ а охлаждение в интервале от. 500-600 до 200-300 0 осуществл ют со скоростью 7-10°С/мин. Выбранные оптимальные режимы позвол ют быстро производить локальный разогрев спаиваемрлх деталей и обеспечивать высококачественный спай без применени  вакуума при обеспечении высокого процента выхода годных изделий . Температурные пределы разогрева 900-1100с в сочетании с временным режимом обусловлены в зкостойкими свойствами примен емого промежуточно го сло .стекловидной эмали: нагрев выше ведет к резкому снижению в зкости промежуточного сло  и его сильному растеканию; нагрев ниже 900°С - недостаточен дл  его разм гче и  и получени  вакуумплотного соединени  металл - промежуточный слой керамика, Охлаждение от 500-600 до 200-300°С  вл етс  наиболее ответствённьпл этапом охлаждени , так как указанные температурные пределы  вл ютч  соответственно верхней и нижней границами зон отжиЪа промежуточного сло . Поэтому в данном интервале во избежйние возникновени  остаточных напр  жений и растрескивани  заваренного узла скорость охлаждени  должна быть достаточно оптимальной и в нашем слу чае подобрана экспериментально в пре делах 7-10°С/мин, Практически скорость снижени  температуры в данном интервале регулируетс  с помощью включенной электропечи, обогревающей заваренный узел. Ниже 200-300°С охлаждение ведетс  в режиме вь1ключенной печи и может производитьс  практически с произвольной скоростью, Пример. 1, Подготовленный к заварке узел, состо щий из металлического ( коварового ) кольца с предварительно нанесенным на него эмалевым слоем, содержащим, мас,% SiOg71,4 ВгОз12,0 А120з5,0 NagO . 11,0 СеОз0,3 5Ь20з0,3 и керамической детали, устанавливаетс  на оправке под заварку токами высокой частоты. Нагрев ведут до 900°С в течение 5 мин, выдерживают при этой температуре 5 мин и далее охлаждают по следующему режиму: до 500°С - в течение 2 мин, затем со скоростью 7°С/мин - до 300°С и далее - естественное охлаждение с выключенной печью. Пример 2, Операци  подготовки та же, что и в примере 1, Состав эмали, мас,%: Се02 Нагрев ведут до в течение 2 мин, выдерживают при этой температуре 1 мин, далее охлаждают до 600°С в течение 1 мин, затем со скоростью 10°С/мин - до , после, чего провод т естественное охлаждение с выключенной печью. Подготовленные образцы соединений подвергают испытани м, результаты которых приведены в таблице.

Длительность технологическог о процесса цикла

Испытани  на тep юyдap при

(85) - (60)°С в течение 3 циклов

по 2ч .каждый, %

Воздействие температур от комнатной до азотной (20) - (-196)°С в течение 2 циклов по 5 мин каждый, %

Наличие защитной среды при изго овлении спа 

Не более

Не менее 1,5 ч 2-3 сут

100

90

80

Необходима восстановительна  среда (водород)

Боздействие в течение 48 ч влаж ,в.ности 98% при 40 С, %

ВиОроирочность при частоте -1000 Гц и ускорением lOq в течение 7.5 ч, % :

Claims (2)

1. Ударна  прочность 10000 ударов с ускорением 40q, % как видно из приведенной таблицы у изготовленных предлагаекым способом соединений металла с керами:кой герметичность, а также устойчйвость к температурным и механически воздействи м значительно выше, чем у известных. Кроме того, при изготовлении соединений предлагаемым способом значительно упрощаетс  и сокргидаетс  технологический процесс, что существенно при организации серийного производства металлокерамических ко пусов приборов. Формула изобретени  Способ .изготовлени  металлокерамического узла путем нанесени  на металлическую деталь стеклообразующего материала, включающего S,i Oj и А , соединени  ее с керамической де:галью, нагрева собранного узла то ками высокой частоты в течение 2-5 мин и выдержкой с последующим резки охлаждением до 500-600°С, о т л и

   Продолжение таблицы95

   100

   98

   100

   90

   100 чающийс  тем, что, с целью повышени  качества узлов при одновременном снижении температуры пайки, стеклообразук ций материал дополнительно содержит , , CeOjg и при следующем соотношении ком-, мае.%: поиентов, 71,4-72,5 SiO 4,5-5,0 А )0з 11,0-12,0 10,6-11,0 0,3 0,3 . нагрев ведут до 900-1100°С и выдерживают 1-5 мин, а охлаждение в иитервале от 500-600 до 200-ЗОО С осуществл ют со скоростью 7-10 с/мии. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Батыгин В,Н. и др. Вакуумноплотна  керамика и Jee спг.и с металлом . М., Энерги , 1973, с. 289319 . /
2. 2.Патент Японии 48-40463, кл. С 04 В 37/00, опублик. 1973 (прототип).