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目录 1

第1章 陶瓷-金属封接工艺的分类、基本内容和主要方法 1

1.1 陶瓷-金属封接工艺的分类 1

1.2 陶瓷-金属封接工艺的基本内容 2

1.2.1 液相工艺 2

1.2.2 固相工艺 4

1.2.3 气相工艺 6

1.3 陶瓷-金属封接工艺的主要方法 7

第2章 真空电子器件用陶瓷-金属封接的主要材料 9

2.1 概述 9

2.2 陶瓷材料 11

2.2.1 Al2O3瓷 12

2.2.2 BeO瓷 17

2.2.3 BN瓷 26

2.2.4 AlN瓷 30

2.2.5 高温瓷釉 38

2.2.6 精细陶瓷的超精密加工 49

2.3 金属材料 54

2.3.1 W、Mo金属 54

2.3.2 可伐等定膨胀合金 56

2.3.3 特种W、Mo合金 58

2.3.4 无氧铜和弥散强化无氧铜 61

2.3.5 焊料 65

第3章 陶瓷金属化及其封接工艺 70

3.1 引言 70

3.1.1 金属化粉及其配方 70

3.1.4 等静压陶瓷金属化 71

3.1.2 金属化配膏的涂层 71

3.1.3 金属化烧结工艺 71

3.2 95％Al2O3瓷晶粒度对陶瓷强度和封接强度的影响 72

3.2.1 概述 72

3.2.2 陶瓷样品的制备 74

3.2.3 晶粒度的测定 74

3.2.4 Mo粉颗粒度FMo-01 75

3.2.5 金属化配方和规范 75

3.2.6 不同晶粒度的陶瓷强度和对封接强度的影响 75

3.2.7 讨论 78

3.2.8 结论 82

3.3 表面加工对陶瓷强度和封接强度的影响 83

3.3.1 概述 83

3.3.2 实验材料和方法 84

3.3.3 实验结果 85

3.3.4 问题讨论 90

3.3.5 结论 94

3.4 95％Al2O3瓷中温金属化配方的经验设计 95

3.4.1 概述 95

3.4.2 金属化配方中活化剂的定性选择 95

3.4.3 活化剂质量分数的定量原则 96

3.4.4 问题讨论 98

3.4.5 具体计算 99

3.4.6 结论 100

3.5 常用活化Mo-Mn法金属化时Mo的化学热力学计算 100

3.5.1 概述 100

3.5.2 化学热力学计算 101

3.5.3 实验结果与讨论 104

3.6 活化Mo-Mn法陶瓷-金属封接中玻璃相迁移方向的研究 106

3.6.1 概述 106

3.6.2 实验方法 106

3.5.4 结论 106

3.6.3 实验结果与讨论 107

3.6.4 结语 110

3.7 活化Mo-Mn法陶瓷金属化时Mo表面的化学态——AES和XPS在封接机理上的应用 111

3.7.1 引言 111

3.7.2 实验程序 112

3.7.3 表面分析和结果 114

3.7.4 结论 118

3.8 陶瓷低温金属化机理的研究 118

3.8.1 引言 118

3.8.3 实验结果 120

3.8.2 实验方法和程序 120

3.8.4 问题讨论 123

3.8.5 结论 127

3.9 电力电子器件用陶瓷-金属管壳 127

3.9.1 引言 127

3.9.2 管壳生产的工艺流程 128

3.9.3 管壳用陶瓷零件 128

3.9.4 管壳用金属零件 129

3.9.5 陶瓷-金属封接结构 130

3.9.6 国内和国外管壳生产的不同点和差距 132

3.10 陶瓷金属化厚度及其均匀性 133

3.10.1 引言 133

3.10.3 金属化层厚度和组分的均匀性 134

3.10.2 活化Mo-Mn法金属化层厚度和过渡层的关系 134

3.10.4 手工笔涂法和丝网套印法的比较 135

3.10.5 结论 136

3.11 活化Mo-Mn法金属化机理——MnO·Al2O3物相的鉴定 137

3.11.1 引言 137

3.11.2 实验程序和方法 138

3.11.3 结果和讨论 138

3.11.4 结论 141

3.12 封接强度和金属化强度 141

3.12.1 引言 141

3.12.2 实验程序 142

3.12.3 实验结果 142

3.12.4 讨论 143

3.13.1 应用 145

3.12.5 结论 145

3.13 陶瓷-金属封接生产技术与气体介质 145

3.13.2 讨论 149

3.13.3 结论 149

3.14 不锈钢-陶瓷封接技术 150

3.14.1 常用封接不锈钢的分类和特点 151

3.14.2 典型的几种不锈钢-陶瓷封接结构 152

3.14.3 结论 155

第4章 活性法陶瓷-金属封接 156

4.1 引言 156

4.2 95％Al2O3瓷Ti-Ag-Cu活性金属法化学反应封接机理的探讨 157

4.2.1 化学反应的热力学计算 158

4.2.2 热力学计算修正项的引入 158

4.2.4 封接温度对化学反应的影响 159

4.2.3 真空度对化学反应的影响 159

4.2.5 Ti-Ag-Cu活性法封接机理模式的设想 160

4.3 提高活性法封接强度和可靠性的一种新途径 161

4.3.1 概述 161

4.3.2 实验方法和结果 161

4.3.3 问题讨论 163

4.3.4 结论 165

4.4 Ti-Ag-Cu活性合金焊料的新进展 165

4.4.1 概述 165

4.4.2 WESGO产品 166

4.4.3 北京有色金属研究总院产品 167

4.5.2 实验程序和方法 168

4.5.1 概述 168

4.5 ZrO2陶瓷-金属活性法封接技术的研究 168

4.4.4 结论 168

4.5.3 实验结果和讨论 169

4.5.4 结论 171

4.6 活性法氮化硼陶瓷和金属的封接技术 172

4.6.1 概述 172

4.6.2 实验方法和结果 173

4.7 活性封接的二次开发 174

4.8 氮化铝陶瓷的浸润性和封接技术 175

4.8.1 引言 175

4.8.2 AlN陶瓷的浸润特性 176

4.8.3 AlN陶瓷的金属化工艺 176

4.8.4 AlN陶瓷的气密封接 180

4.8.5 结束语 180

4.9.2 实验程序和方法 181

4.9 AlN陶瓷的气密接合 181

4.9.1 引言 181

4.9.3 试验结果和讨论 182

4.9.4 结论 184

第5章 玻璃焊料封接 185

5.1 引言 185

5.1.1 封接温度 185

5.1.2 线膨胀系数 186

5.1.3 浸润特性 186

5.2 易熔玻璃焊料 187

5.2.1 玻璃态易熔玻璃焊料 187

5.2.2 混合型易熔玻璃焊料 188

5.3.1 概述 190

5.3.2 常用玻璃焊料系统组成和性能 190

5.3 高压钠灯用玻璃焊料 190

5.3.3 玻璃焊料的制备工艺 192

5.3.4 关于玻璃焊料的析晶 192

5.4 微波管用玻璃焊料 193

第6章 气相沉积金属化工艺 196

6.1 引言 196

6.2 蒸镀金属化 197

6.2.1 蒸镀钛 197

6.2.2 蒸镀钼 198

6.3 溅射金属化 198

6.4 离子镀金属化 200

6.5 三种常用PVD方法的特点比较 201

7.1.4 压应力原则 202

7.1.5 减小应力原则 202

7.1.3 热导率接近原则 202

7.1.6 避免应力集中原则 202

7.1 封接结构的设计原则 202

7.1.2 低弹性模量、低屈服极限原则 202

7.1.1 线膨胀系数匹配原则 202

第7章 陶瓷-金属封接结构 202

7.1.7 过渡封接原则 203

7.1.8 刀口封接原则 203

7.1.9 挠性结构原则 203

7.1.10 焊料优选原则 203

7.2 封接结构的分类和主要尺寸参数 203

7.2.1 结构材料和焊料 203

7.2.2 封接结构分类 204

7.3.4 特殊结构封接（见图7.22～图7.30） 207

7.3.3 挠性结构（见图7.19～图7.21） 207

7.3.2 针封结构（见图7.13～图7.18） 207

7.3.1 合理和不合理封接结构的对比（见图7.4～图7.12） 207

7.3 常用封接结构的典型实例 207

7.3.5 焊料的放置（见图7.31和图7.32） 213

第8章 陶瓷-金属封接生产过程常见废品及其克服方法 214

8.1 金属化层的缺陷 214

8.1.1 金属化层起泡 214

8.1.2 金属化层氧化 214

8.2 金属化过程中瓷件的缺陷 215

8.2.1 金属化后瓷件内部出现灰斑、黄斑 215

8.2.2 金属化后瓷件表面发灰、发黑 215

8.3 镀镍层的缺陷 215

8.3.1 镀镍层烧结后起泡 215

8.5 钛-银-铜活性法漏气和瓷件表面污染 216

8.4.2 封口处瓷件“光板” 216

8.5.1 封接件漏气 216

8.3.2 镀镍层烧结后，表面粗糙 216

8.4.1 封口处产生“银泡” 216

8.4 封口处产生“银泡”和瓷件“光板” 216

8.5.2 封接件瓷表面发黑和绝缘电阻下降 217

8.6 瓷釉的缺陷及其克服方法 217

8.6.1 瓷釉起泡 217

8.6.2 瓷釉针孔 217

8.6.3 形成橘釉 218

8.6.4 金属化过程中瓷釉变色 218

第9章 陶瓷金属化及其封接工艺 219

9.1 引言 219

9.2.1 基本的封接强度测试方法 220

9.2 封接强度的测量 220

9.2.2 实用的封接强度测试方法 224

9.2.3 真空开关管管壳封接强度的测量 226

9.3 气体露点的测量 227

9.3.1 露点法 227

9.3.2 电解法 230

9.3.3 温度计法-硫酸露点计 232

第10章 国内外常用金属化配方 234

10.1 我国常用金属化配方 234

10.2 欧、美、日等国常用金属化配方 234

10.3 俄罗斯常用金属化配方 236

主要参考文献 238