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Soldadura cerámica-metal: Cómo prevenir las grietas y la delaminación

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Soldadura cerámica-metal

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Las cerámicas poseen propiedades de resistencia al calor, aislamiento, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Son adecuados para su uso en entornos de alta temperatura, vacío y corrosión, y se aplican ampliamente en semiconductores, optoelectrónica y diversos equipos industriales. Sin embargo, no pueden realizar de forma independiente operaciones de carga, conducción y sellado y necesitan ensamblarse con metales.

La diferencia de coeficientes de dilatación térmica entre ambos es significativa. Tras la soldadura, es probable que se produzcan fisuras por tensión, separación de la interfaz y problemas de fuerza de unión débil. Para conseguir una unión estable, es necesario seleccionar razonablemente los materiales metálicos adecuados, junto con un tratamiento de metalización y unos procesos de soldadura compatibles. Este artículo, basado en escenarios de aplicación reales, clasifica la selección de materiales, los procesos de soldadura y las sugerencias de aplicación para ayudar a optimizar el diseño del producto.

I. Metales compatibles con la dilatación térmica: La mejor elección

Este tipo de metal tiene un coeficiente de dilatación térmica similar al de la cerámica, con una baja tensión de soldadura y una excelente estabilidad térmica. Es el material preferido en los campos del envasado al vacío, los semiconductores y la óptica de precisión.

1.Aleación Kovar（Fe-Ni-Co）

Su comportamiento de expansión térmica es compatible con la cerámica de alúmina, y la tecnología de aplicación está madura. Combinado con procesos de niquelado cerámico y soldadura por activación, el rendimiento de sellado, el rendimiento de los ciclos térmicos y la estabilidad de la interfaz de los componentes de conexión son excelentes, y se utiliza sobre todo en envasado al vacío, optoelectrónica y soportes de dispositivos semiconductores. La metalización superficial de la soldadura debe ser uniforme, y la selección del metal de aportación determina la fiabilidad de uso.

2. Aleaciones de hierro-níquel (Invar, etc.)

El índice de dilatación es extremadamente bajo, y la tensión térmica de soldadura es extremadamente pequeña. Es adecuada para escenarios de uso de alta precisión y se utiliza a menudo en envases cerámicos de precisión, componentes ópticos y estructuras de soporte para instrumentos de detección.

II. Metales de alta conductividad/conductividad térmica: El tratamiento de tensiones requiere atención

En aplicaciones que requieren una conductividad eléctrica o térmica estricta, el cobre y sus aleaciones se utilizan habitualmente; sin embargo, debido a la importante diferencia de dilatación térmica entre estos materiales y la cerámica, la optimización del proceso es esencial para evitar problemas de agrietamiento.