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 5
1.3 陶瓷-金属封接工艺的主要方法 6
第2章 真空电子器件用陶瓷-金属封接的主要材料和陶瓷超精密加工 6
2.1 概述 8
2.2 陶瓷材料 10
2.2.1 Al2O3瓷 11
2.2.2 BeO瓷 20
2.2.3 BN瓷 28
2.2.4 AlN瓷 31
2.2.5 CVD金刚石薄膜 38
2.2.6 高温瓷釉 40
2.3 精细陶瓷的超精密加工 50
2.3.1 概述 50
2.3.2 陶瓷超精密机械加工的几种方法 50
2.3.3 陶瓷超精密加工的关键 52
2.3.4 结束语 53
2.4 金属材料 54
2.4.1 W、Mo金属 54
2.4.2 可伐等定膨胀合金 56
2.4.3 特种W、Mo合金 58
2.4.4 无氧铜和弥散强化无氧铜 61
2.4.5 焊料 64
第3章 陶瓷金属化及其封接工艺 69
3.1 概述 69
3.1.1 金属化粉及其配方 69
3.1.2 金属化配膏和涂层 70
3.1.3 金属化烧结工艺流程 70
3.1.4 等静压陶瓷金属化 71
3.2 95％Al2O3瓷晶粒度对陶瓷强度和封接强度的影响 71
3.2.1 概述 71
3.2.2 陶瓷样品的制备 73
3.2.3 晶粒度的测定 73
3.2.4 Mo粉颗粒度FMo-01 74
3.2.5 金属化配方和规范 74
3.2.6 不同晶粒度的陶瓷强度和对封接强度的影响 74
3.2.7 讨论 77
3.2.8 结论 81
3.3 表面加工对陶瓷强度和封接强度的影响 81
3.3.1 概述 81
3.3.2 实验材料和方法 82
3.3.3 实验结果 83
3.3.4 讨论 87
3.3.5 结论 91
3.4 95％Al2O3瓷中温金属化配方的经验设计 91
3.4.1 概述 91
3.4.2 金属化配方中活化剂的定性选择 92
3.4.3 活化剂质量分数的定量原则 93
3.4.4 讨论 94
3.4.5 具体计算 95
3.4.6 结论 96
3.5 常用活化Mo-Mn法金属化时Mo的化学热力学计算 96
3.5.1 概述 96
3.5.2 化学热力学计算 97
3.5.3 实验结果与讨论 100
3.5.4 结论 101
3.6 活化Mo-Mn法陶瓷-金属封接中玻璃相迁移方向的研究 101
3.6.1 概述 101
3.6.2 实验方法 102
3.6.3 实验结果与讨论 102
3.6.4 结束语 105
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 106
3.7.1 概述 106
3.7.2 实验程序 107
3.7.3 表面分析和结果 108
3.7.4 结论 111
3.8 陶瓷低温金属化机理的研究 112
3.8.1 概述 112
3.8.2 实验方法和程序 113
3.8.3 实验结果 114
3.8.4 讨论 116
3.8.5 结论 119
3.9 电力电子器件用陶瓷-金属管壳 119
3.9.1 概述 119
3.9.2 管壳生产的工艺流程 120
3.9.3 管壳用陶瓷零件 120
3.9.4 管壳用金属零件 121
3.9.5 陶瓷-金属封接结构 122
3.9.6 国内和国外管壳生产的不同点和差距 123
3.10 陶瓷金属化厚度及其均匀性 125
3.10.1 概述 125
3.10.2 活化Mo-Mn法金属化层厚度和过渡层的关系 125
3.10.3 金属化层厚度和组分的均匀性 126
3.10.4 手工笔涂法和丝网套印法的比较 126
3.10.5 结论 127
3.11 活化Mo-Mn法金属化机理——MnO·Al2O3物相的鉴定 128
3.11.1 概述 128
3.11.2 实验程序和方法 128
3.11.3 结果和讨论 129
3.11.4 结论 132
3.12 封接强度和金属化强度 132
3.12.1 概述 132
3.12.2 实验程序 133
3.12.3 实验结果 133
3.12.4 讨论 133
3.12.5 结论 134
3.13 陶瓷-金属封接生产技术与气体介质 135
3.13.1 应用 136
3.13.2 讨论 138
3.13.3 结论 139
3.14 不锈钢-陶瓷封接技术 139
3.14.1 常用封接不锈钢的分类和特点 141
3.14.2 典型的几种不锈钢-陶瓷封接结构 142
3.14.3 结论 144
3.15 美国氧化铝瓷金属化标准及其技术要点 145
3.15.1 ASTM规范 145
3.15.2 Coors企业规范 148
3.15.3 Wesgo公司标准 148
3.15.4 几点结论 149
3.16 俄罗斯实用陶瓷-金属封接技术 150
3.16.1 封接制造工艺流程 150
3.16.2 陶瓷金属化膏剂组分和膏剂制备 151
3.16.3 电镀工艺、装架和焊接规范 153
3.17 陶瓷纳米金属化技术 156
3.17.1 概述 156
3.17.2 实验程序和方法 157
3.17.3 实验结果 158
3.17.4 讨论 160
3.17.5 结论 162
3.18 毫米波真空电子器件用陶瓷金属化技术 162
3.18.1 概述 162
3.18.2 金属化层的介电损耗 163
3.18.3 组分和介电损耗的关系 163
3.18.4 金属化层的烧结技术 164
3.18.5 讨论 165
3.18.6 结论 165
3.19 陶瓷-金属封接结构和经验计算 166
3.19.1 典型封接结构 166
3.19.2 经验计算 167
3.19.3 结论 169
3.20 陶瓷-金属封接中的二次金属化和烧结Ni技术评估 169
3.20.1 国内外镀Ni液的现状和发展 170
3.20.2 等效烧结Ni层（包括Ni-P）对封接强度的影响 172
3.20.3 结论 173
3.21 陶瓷二次金属化的工艺改进 174
3.21.1 材料、实验方法和结果 174
3.21.2 讨论 177
3.21.3 结论 177
3.22 显微结构与陶瓷金属化 178
3.22.1 概述 178
3.22.2 目前管壳用电子陶瓷的体系和性能 179
3.22.3 当前我国管壳陶瓷金属化技术状况 181
3.22.4 结论 184
3.23 陶瓷-金属封接技术的可靠性增长 184
3.23.1 概述 184
3.23.2 关于界面应力的评估 185
3.23.3 关于陶瓷表面粗糙度 187
3.23.4 结论 188
3.24 陶瓷金属化玻璃相迁移全过程 188
3.24.1 概述 188
3.24.2 实验程序和方法 189
3.24.3 讨论 190
3.24.4 结论 192
3.25 陶瓷-金属封接技术应用的新领域 193
3.25.1 概述 193
3.25.2 固体氧化物燃料电池 193
3.25.3 惰性生物陶瓷的接合 195
3.25.4 高工作温度、高气密性、多引线芯柱 196
3.25.5 陶瓷-金属卤化物灯 197
3.26 近期国外陶瓷-金属封接的技术进展 199
3.26.1 实验报告 199
3.26.2 分析报告 203
3.27 二次金属化中的烧结Ni工艺 203
3.27.1 应用背景 203
3.27.2 烧结Ni的基本参数和工艺 204
3.27.3 电镀Ni和烧结Ni、显微结构差异及Ni粉细化 204
第4章 活性法陶瓷-金属封接 207
4.1 概述 207
4.2 95％Al2O3瓷Ti-Ag-Cu活性金属法化学反应封接机理的探讨 209
4.2.1 化学反应的热力学计算 209
4.2.2 热力学计算修正项的引入 209
4.2.3 真空度对化学反应的影响 210
4.2.4 封接温度对化学反应的影响 211
4.2.5 Ti-Ag-Cu活性法封接机理模式的设想 211
4.3 提高活性法封接强度和可靠性的一种新途径 212
4.3.1 概述 212
4.3.2 实验方法和结果 212
4.3.3 讨论 213
4.3.4 结论 215
4.4 Ti-Ag-Cu活性合金焊料的新进展 216
4.4.1 概述 216
4.4.2 Wesgo产品 217
4.4.3 北京有色金属研究总院产品 217
4.4.4 结论 218
4.5 ZrO2陶瓷-金属活性法封接技术的研究 218
4.5.1 概述 218
4.5.2 实验程序和方法 219
4.5.3 实验结果和讨论 219
4.5.4 结论 221
4.6 活性法氮化硼陶瓷和金属的封接技术 221
4.6.1 概述 221
4.6.2 实验方法和结果 223
4.7 活性封接的二次开发 223
4.8 氮化铝陶瓷的浸润性和封接技术 225
4.8.1 概述 225
4.8.2 AlN陶瓷的浸润特性 225
4.8.3 AlN陶瓷的金属化工艺 227
4.8.4 AlN陶瓷的气密封接 228
4.8.5 结束语 229
4.9 AIN陶瓷的气密接合 229
4.9.1 概述 229
4.9.2 实验程序和方法 230
4.9.3 实验结果和讨论 230
4.9.4 结论 232
4.10 金刚石膜的封接工艺 233
4.10.1 厚膜法 233
4.10.2 薄膜法 233
4.11 非氧化物陶瓷-金属接合及其机理 233
4.11.1 非氧化物陶瓷-金属接合方法的分类 234
4.11.2 非氧化物陶瓷的金属化 235
4.11.3 非氧化物陶瓷的接合 235
4.11.4 化学反应和接合机理 236
4.11.5 结论 237
第5章 玻璃焊料封接 239
5.1 概述 239
5.1.1 封接温度 239
5.1.2 线膨胀系数 239
5.1.3 浸润特性 240
5.2 易熔玻璃焊料 241
5.2.1 玻璃态易熔玻璃焊料 241
5.2.2 混合型易熔玻璃焊料 242
5.3 高压钠灯用玻璃焊料 244
5.3.1 概述 244
5.3.2 常用玻璃焊料系统组成和性能 244
5.3.3 玻璃焊料的制备工艺 246
5.3.4 关于玻璃焊料的析晶 246
5.4 微波管用玻璃焊料 247
第6章 气相沉积金属化工艺 250
6.1 概述 250
6.2 蒸镀金属化 251
6.2.1 蒸镀钛 251
6.2.2 蒸镀钼 251
6.3 溅射金属化 252
6.4 离子镀金属化 254
6.5 三种常用PVD方法的特点比较 255
第7章 陶瓷-金属封接结构 256
7.1 封接结构的设计原则 256
7.2 封接结构的分类和主要尺寸参数 257
7.2.1 结构材料和焊料 257
7.2.2 封接结构分类 258
7.3 常用封接结构的典型实例 260
7.3.1 合理和不合理封接结构的对比 260
7.3.2 针封结构封接 260
7.3.3 挠性结构封接 264
7.3.4 特殊结构封接 264
7.3.5 焊料的放置 266
第8章 陶瓷-金属封接生产过程常见废品及其克服方法 266
8.1 金属化层的缺陷 267
8.2 金属化过程中瓷件的缺陷 268
8.3 镀镍层的缺陷 268
8.4 封口处产生“银泡”和瓷件“光板” 268
8.5 钛-银-铜活性法漏气和瓷件表面污染 269
8.6 瓷釉的缺陷及其克服方法 269
第9章 陶瓷-金属封接的性能测试和显微结构分析 269
9.1 概述 271
9.2 封接强度的测量 272
9.2.1 基本的封接强度测试方法 272
9.2.2 实用的封接强度测试方法 276
9.2.3 真空开关管管壳封接强度的测量 278
9.3 气体露点的测量 279
9.3.1 露点法 279
9.3.2 电解法 281
9.3.3 温度计法——硫酸露点计 284
9.4 显微结构分析 285
9.4.1 概述 285
9.4.2 光片的制备方法 286
9.4.3 封接界面的分析 288
第10章 国内外常用金属化配方 290
10.1 我国常用金属化配方 290
10.2 欧洲、美国、日本等常用金属化配方 290
10.3 俄罗斯常用金属化配方 292
附录 294
附表1 电子元器件结构陶瓷材料（国家标准） 294
附表2 Al2O3陶瓷的全性能和可靠性 296
附图1 CaO-Al2O3-SiO2相图 304
附图2 MgO-Al2O3-SiO2系平衡状态图 305
附图3 CaO-Al2O3-MgO部分相图 305
附图4 CaO-MgO-SiO2相图 306
附图5 Mg2SiO4-CaAl2Si2O8-SiO2假三元系统相图 307
附图6 金属和陶瓷的线（膨）胀系数比较（0～100℃） 307
附图7 氢气中金属与其金属氧化物的平衡曲线 308
附图8 Ag-Cu-Ni（银-铜-镍，silver-copper-nickel）相图 308
参考文献 309