部分定膨胀合金的化学成分（ω%）
二、结构材料与焊料
要获得和陶瓷的线膨胀系数相接近的金属或合金，有两个途径。一是 选用无磁的难熔金属及其合金，主要利用其熔点高，固有的线膨胀系数 小的特点。再就是利用铁磁物质的反常热膨胀，以降低基体的线膨胀系 数而获得定膨胀合金。
部分定膨胀合金的线膨胀系数及用途（10-6/℃）
无氧铜的化学成分
二、陶瓷与金属封接材料的分类
铜和陶瓷的线膨胀系数虽差很大，但由于铜的塑性良好，因此在某些 情况下，可以进行非匹配封接。
铜的主要参数
二、结构材料与焊料 2.3 焊料
适当的熔点。
焊 料 的 选 择
良好的浸润性和填缝性能。 能与母材发生作用， 形成一定强度的冶金结合。 具有稳定的均匀的组成。
二、结构材料与焊料
2.1定膨胀合金
定膨胀合金主要用于与陶瓷及玻璃封接。要获得气密封接元器件， 封接金属必须具有和陶瓷相近的线膨胀系数或一定的塑性。作为封接 的两种材料，其线膨胀系数相差越大，封接金属的塑性越差，则封接 面作附近的应力越大，封接件越易炸裂。因此，是否能获得高强度的 封接件，主要取决于两者的线膨胀系数的差别和封接金属的塑性。
能满足产品使用要求。
三、陶瓷与金属封接结构
膨胀系数匹配原则
低弹性模量原则
热导率接近原则
压应力原则
封 接 结 构 设 计 原 则
避免应力集中原则
过渡封接原则
刀口封接原则
挠性结构原则
减少应力原则
焊料优选原则
三、陶瓷与金属封接结构
平封
套封
封接结构 分类
针封
对封
四、陶瓷金属化
陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属 间的焊接。金属化所用原料及其配方是金属化的关键，不同陶瓷，配方也不 同。金属化粉的粒度要细，一般为2μm~3μm，主体是难熔金属Mo，活化剂 有MnO,SiO2,CaO,Al2O3等。添加MnO,SiO2,Al2O3的目的是提高金属化的强度。
2.1.3氧化铝陶瓷制作工艺流程
二、结构材料与焊料
2.1.4氧化铝陶瓷成型工艺
成型方法 干压成型 注浆成型 挤压成型 流延成型 注射成型 等静压成型 热压注成型 凝胶注模成型 优缺点 浆料含水3%~10%，仅限于形状单纯且内壁厚度超过 1mm，长度与直径之比不大于4∶1的物件，不适用于形状 复杂的制品的成型。 浆料含水30%~50%，收缩大，外观尺寸要求无法保证。 适合圆柱状制品，不适用复杂形状制品。 只能加工片状，不能加工形状复杂的制品。 生坯密度均匀，产品尺寸精确可控，公差可达1％以下，可 成型复杂形状的陶瓷异形件，但排蜡时间长，易造成坯体开 裂、变形和空洞等缺陷。 浆料含水3%~10%，收缩小，设备成本高，不适合加工小 件制品。 热压注压力0.3～0.5 MPa，注射成型压力130MPa。 工艺自动化程度较低，操作难度较大，固化可控性受到限 制，批次间的性能不能保证。
新能源
石油钻探
二、结构材料与焊料
陶瓷
1.Al2O3 2.BeO 3.BN 4.AlN
金属
1.可伐合金 2.无氧铜 3.不锈钢 4.低碳钢
焊料
1.Ag 2.Ag-Cu 3.Cu 4.Au-Cu 5.Au-Ni
二、结构材料与焊料 2.1 陶瓷材料 2.1.1定义 普通陶瓷： 又
称传统陶瓷。以 天然硅酸盐矿物 为主要原料，如 粘土、石英、长 石等。
二、结构材料与焊料
4J29、4J33、95%氧化铝陶瓷相对膨胀量与温度的关系
二、结构材料与焊料
2.2无氧铜
铜具有高的电导率和热导率、良好的可焊性、优良的塑性和延展性、 极好的冷加工性能且无磁性。含氧量是无氧铜最重要的性能之一，由于 氧和铜固溶量很小，无氧铜中的氧实际是以Cu2O形式存在。高温下氢以 很快的速度在铜中扩散，将Cu2O还原并产生大量的水蒸气。因而对氧含 量必须进行严格限制。
-4 6 -6 3
≥95 3.65 13.1 340 300 0.23 1400 7.8 22 200 15 4 9.2
氧化铝 ≥99 3.8 15 310 330 0.23 1750 8 28 200 15 2 9.8
≥99.7 3.9 17.1 370 350 0.23 1800 8 31 230 15 1 9.9
常用 Mo-Mn 法金属化配方
四、陶瓷金属化
玻璃相
1、玻璃相粘度； 2、玻璃相膨胀系数； 3、玻璃相润湿性；
02
影响 金属化质量 的因素
三要素： 温度、保温时间、气氛。 决定作用： 陶瓷配方、金属化配方。
01
陶瓷
1、Al2O3晶粒大小； 2、陶瓷中玻璃相； 3、陶瓷表面状态。
03
金属化涂层
1、Mo粉烧结； 2、Mo在金属化层中比 例； 3、Mo粉粗细； 4、金属化涂层厚度； 5、涂层平整度。
陶瓷与金属封接基础知识
Contents
一、陶瓷与金属封接概述 二、结构材料与焊料 三、陶瓷与金属封接结构 四、陶瓷金属化
领导指示事项
六、封接质量检测
一、陶瓷与金属封接概述
发展
陶瓷与金属封接技术开端于二十世纪三十年代，德国 首先将陶瓷金属化工艺应用到电子管外壳的封接上去。直 到五十年代，由于Mo-Mn 金属化工艺的出现，封接技术 才进入了迅速发展时期，随着封接工艺的成熟及封接机理 研究的逐步深入，进一步促进了封接技术的发展。
日用陶瓷 建筑陶瓷 普通陶瓷 陶 瓷 材 料 分 类 特种陶瓷 电气绝缘陶瓷 化工陶瓷 多孔陶瓷 氧化物陶瓷（Al2O3、BeO） 氮化物陶瓷（Si3N4、BN） 碳化物陶瓷（SiC 、ZrC） 金属陶瓷（WC-Co硬质合金）
特种陶瓷： 以
纯度较高的人工 合成化合物为主 要原料。
二、结构材料与焊料
金属化工艺
1、温度； 2、保温时间； 3、气氛。
05
04
钎焊工艺对金属化层影响
1、焊料对金属化层浸蚀及二次 金属化； 2、钎焊过程中界面玻璃相析晶。
五、封接质量检测
万能试验测试机
氦质谱检测仪
拉力测试
密封性测试
测试手段
绝缘电阻测试仪
绝缘电阻
介质耐压
介质耐压测试仪
2.1.2氧化铝陶瓷组成成分
1 2 3 4 5 6 7 8 85% 90% 92% 95% 96% 97% 98% 99% 名称 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 氧化铝瓷 Al2O3 85 90.08 92.7 94.58 96.64 96.98 98.49 99.9 SiO2 7.57 5.92 3.79 3.55 1.3 1.22 1,97 化学成分 CaO 1.09 0.5 0.84 0.12 0.87 0.92 0.02 （%） MgO 2.43 1 0.61 0.92 0.03 0.03 0.02 Fe2O3 0.07 K2O 0.05 0.01 Na2O 0.53 0.01 编号
优势
陶瓷与金属封接件具有耐高温、绝缘性能好、机械强 度高、高气密性等一系列优点。陶瓷还具有很强的防腐蚀 能力，适用于恶劣的环境。陶瓷与金属封接技术指标可达 到：绝缘电阻≥30000MΩ、介质耐电压≥1500Vr.m.s、 气密性可达到10－3Pa· cm3/s。
一、陶瓷与金属封接概述
ห้องสมุดไป่ตู้半导体
宇航
陶瓷金属 应用
二、结构材料与焊料
2.1.5氧化铝技术参数
技术参数 含量 密度 硬度 挠曲强度 弹性模量 泊松比 最高使用温度 热膨胀系数 热传导率 抗热震性 介电强度 介电损耗角 介电常数 单位 % G/cm GPa MPa≥ GPa ℃ ×10 /℃ (40～800℃) W/n· k (20℃) ℃ ×10 V/m ×10