晶闸管陶瓷焊接方法
氧化铝陶瓷材料具有许多优良特性,当用于燃气轮机或往复式发动机,如箍、涡轮叶片、阀门部件和燃气轮机涡轮增压器部件时,它们的焊接技术尤为重要。
微波焊接是陶瓷焊接的另一种新方法。由于其加热速度快、均匀性好,具有许多潜在的经济效益。迄今为止,该技术已用于陶瓷与陶瓷以及陶瓷与玻璃的焊接。
陶瓷材料具有良好的耐热性和耐腐蚀性,在航空航天、汽车、化工、电子等诸多高科技领域发挥着越来越重要的作用。但是,氧化铝陶瓷材料的机械加工难度极大。这极大地限制了陶瓷材料的进一步推广和使用。解决方案 除了目前正在研究的陶瓷超塑性成形技术外,最有前景的技术是陶瓷焊接,即焊接形状简单的陶瓷零件,制成形状复杂或大尺寸的部件。为此,陶瓷焊接越来越受到人们的重视。微波焊接是一种全新的焊接技术。它利用微波加热材料中的陶瓷,并在一定压力下完成连接。根据接头之间是否加入中间介质,微波焊接可分为直接焊接和间接焊接。由于陶瓷的加热是通过微波与材料的相互作用来实现的,因此接头可以均匀连接,避免出现裂纹。同时,微波加热的加热速度极快,内部陶瓷晶粒不会严重长大,晶界相元素分布比焊前更均匀,使接头区材料保持优良表现。
氧化铝陶瓷电子基板
氧化铝陶瓷电子基板
以氧化铝陶瓷基板为例,我们来讲讲氧化铝陶瓷材料的一些生产细节:
(一)氧化铝陶瓷基板生产工艺氧化铝陶瓷基板生产过程中的重要技术环节
钻孔:机械钻孔用于在金属层之间形成连接管。
镀通孔:在连接层之间钻孔铜线后,层间电路不开路。因此,必须在孔壁上形成导电层以连接导线。这个过程在行业中通常被称为“PTH”。工艺流程主要包括3道工序:除胶渣、化学镀铜和电镀铜。
干膜压制:制作光敏蚀刻感光层。
外层曝光:贴好感光膜后,电路板类似于制作工艺的内层,再次曝光显影。这种照相底片的主要作用是确定需要电镀的区域,我们覆盖的区域就是不需要电镀的区域。
磁控溅射:利用气体辉光放电过程中产生的正离子与靶表面原子之间的能量和动量交换,将材料从源材料移动到基板,实现薄膜沉积。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷电子基板
(二)氧化铝陶瓷基板电镀
在氧化铝陶瓷基板上镀镍的方法分为镀镍和化学镀镍。
镍电镀是在由镍盐(称为主盐)、导电盐、pH缓冲剂和润湿剂组成的电解液中进行的。阳极采用金属镍,阴极为镀件。施加直流电沉积在阴极(镀件)上。上层镀镍均匀致密。镍在大气和碱液中具有良好的化学稳定性,不易变色。只有在温度高于600°C时才会被氧化。它在硫酸和盐酸中溶解很慢,但易溶于稀硝酸。在浓硝酸中易钝化,因此具有良好的耐腐蚀性。镍镀层硬度高,易于抛光,光反射率高,可增加外观。缺点是有孔隙。为了克服这个缺点,可以采用多层金属电镀,在镍作为中间层电路完成后,将电路板送去剥离、蚀刻和剥离。
主要任务是完全剥离抗镀层,将要蚀刻的铜暴露在蚀刻液中。由于布线区的顶部已经被锡保护了,所以使用碱性蚀刻液来蚀刻铜,但是由于布线已经被锡保护,所以可以保持布线区的布线,使布线区的布线提供一个完整的接线板。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷
铸造法是一种制作氧化铝陶瓷基板的成型方法
浇铸法是指在陶瓷粉体中加入溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂等物质,使浆料分布均匀,然后在浇铸机上制成不同规格的陶瓷片材的制造工艺。称为刮刀成型法。
该工艺最早出现在 1940 年代后期,用于生产陶瓷片式电容器。这个过程的好处在于该设备操作简单,生产效率高,可连续运行,自动化水平高。胚体的密度和隔膜的弹性更大。
粘贴加焊接。
技术参数:1760℃高温烧结而成;国家权威检测部门检测AL2O3含量为95.02%;洛氏硬度≥85(HRA);抗拉强度≥550Mpa;密度≥3.8g/cm3;抗折强度≥370Mpa;耐高温:1760℃。
2.结合媒体层(IV型无机胶粘合剂)
基本特征:高粘合力、高防水、耐高温,基于国内高科技研究成果研制。
技术参数:国家权威检测部门检测胶粘接面抗拉强度≥24.2Mpa;260℃下抗拉强度≥18 Mpa;胶粘接面剪切强度≥7.08Mpa;耐温:-35~1250℃。
3.焊接钢碗和螺栓(可焊接式防磨耐热钢)
基本特征:防磨、高焊接强度、耐高温、良好的热稳定性。
技术参数:焊接面抗拉强度≥199Mpa;焊接面剪切强度≥32.2Mpa;耐高温:1450℃。
不开坡口的对接横焊,当板厚为3-5毫米时应采用双面焊。正面焊时焊条直径为3。2-4毫米,焊条与下板成75-80度。当焊件较薄时,用直线往返形运条法,使熔池金属有机会冷却,不至于使熔池温度过高,可以防止烧穿。焊件较厚时,可采用短弧直线形或小斜圆圈形运条法焊接,便可得到合适的熔深,运条速度应稍快些,旦要均匀,避免焊条熔化金属过多地聚集在某一点上形成焊瘤和焊缝上部咬边等缺陷。
开坡口的对接横焊,第一道焊缝选用细焊条,当间隙大时宜采用直线往复形运条法。第二道焊缝采用斜圆圈运条法。在施焊过程中,为防止焊缝表面咬边和下面产生熔化金属下淌现象,每个斜圆圈形与焊颖中心线的斜度不得大于45度。当焊条末端运到斜圆上面时,电弧应更短,并稍停片刻,然后缓慢将电弧引到焊缝的下边,即原先电弧停留的旁边,这样做能有效地避免各种缺陷,使焊缝成形良好。
陶瓷基板pcb工艺流程
陶瓷基板pcb工艺流程,陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。下面来看看陶瓷基板pcb工艺流程。
陶瓷基板pcb工艺流程11、钻孔
陶瓷基板一般都采用激光打孔的方式,相比于传统的打孔技术,激光打孔技术具有精准度高、速度快、效率高、可规模化批量化打孔、适用于绝大多数硬、软材料、对工具无损耗等优势,符合印刷电路板高密度互连,精细化发展。
通过激光打孔工艺的陶瓷基板具有陶瓷与金属结合力高、不存在脱落、起泡等现象,达到生长在一起的效果,表面平整度高、粗糙率在0.1μm~0.3μm,激光打孔孔径在0.15mm-0.5mm、甚者能达到0.06mm。
2、覆铜
覆铜是指在电路板上没有布线的区域覆上铜箔,与地线相连,以增大地线面积,减小环路面积,降低压降,提高电源效率和抗干扰能力。覆铜除了能减小地线阻抗,同时具有减小环路截面积,增强信号镜像环路等作用。因此,覆铜工艺在陶瓷基板PCB工艺中起着非常关键的作用,不完整、截断镜像环路或位置不正确的铜层经常会导致新的干扰,对电路板的使用产生消极影响。
3、蚀刻
陶瓷基板也需要蚀刻,电路图形上预镀一层铅锡抗蚀层,然后通过化学方式将未受保护的非导体部分的铜蚀刻掉,形成电路。 蚀刻分为内层蚀刻和外层蚀刻,内层蚀刻采用酸性蚀刻,用湿膜或者干膜作为抗蚀剂;外层蚀刻采用碱性蚀刻,用锡铅作为抗蚀剂。
陶瓷基板pcb工艺流程2电路板厂陶瓷产品的制造工艺种类很多。 据说有干压法、注浆法、挤压法、注射法、流延方法和等静压法等30多种制造工艺方法,由于电子陶瓷基板是“平板”型,形状不复杂,采用干法成型和加工等的制造工艺简单,成本低,所以大多采用干压成型方法。 干压平板PCB电子陶瓷的制造工艺主要有坯件成型、坯件烧结和精加工、在基板上形成电路三大内容。
1.陶瓷基板的生坯制造(成型)
使用高纯氧化铝(含量≥95% Al2O3)粉末(根据用途和制造方法需要不同的颗粒大小。例如从几文盲到几十微米不等)和添加剂(主要是粘合剂、分散剂等)。 形成“浆料”或加工材料。
(1) 陶瓷基板的干压法生产生坯件(或“生坯”)。
干压坯是采用高纯氧化铝(电子陶瓷用氧化铝含量大于92%,大部分采用99%)粉末(干压所用颗粒不得超过60μm,用于挤压、流延、注射等粉末颗粒应控制在1μm以内)加入适量的可塑剂和粘结剂,混合均匀后干压制坯。目前,方形或圆片的后代可达0.50mm,甚至≤0.3mm(与板尺寸有关)。干压坯件可以在烧结前进行加工,如外形尺寸和钻孔的.加工,但要注意烧结引起的尺寸收缩的补偿(放大收缩率的尺寸)。
(2)陶瓷基板流延法生产生坯。
流胶液(氧化铝粉+溶剂+分散剂+粘合剂+增塑剂等混合均匀+过筛)制造+流延(在流延机上将胶水涂在金属或耐热聚酯带上)调高)+干燥+修边(也可进行其他加工)+脱脂+烧结等工序。可实现自动化和规模化生产。
2. 生坯的烧结和烧结后精加工。陶瓷基板的生坯部分往往需要进行“烧结”和烧结后精加工。
(1)陶瓷基板生坯的烧结。
陶瓷坯体的“烧结”是指通过“烧结”过程,将坯体(体积)中的空洞、空气、杂质和有机物等进行干压等去除,使其挥发、燃烧、挤压,并去除氧化铝颗粒。实现紧密接触或结合成长的过程,所以陶瓷生坯烧结后,(熟坯)会出现重量损失、尺寸收缩、形状变形、抗压强度增加和气孔率减少等变化。
陶瓷坯体的烧结方法有:①常压烧结法,无压烧结会带来较大的变形等; ②加压(热压)烧结法,加压烧结,可得到好的平面性产品是最常用的方法;
③热等静压烧结法是利用高压高热气体进行烧结。其特点产品是在相同温度和压力下完成的产品。各种性能均衡的,成本相对较高。在附加值的产品上,或航空航天、国防军工产品中多采用这种烧结方法,如军用领域的反射镜、核燃料、枪管等产品。干压氧化铝生坯的烧结温度大多在1200℃~1600℃之间(与成分和助熔剂有关)。
(2)陶瓷基板烧结后(熟)坯的精加工。
大多数烧结陶瓷坯料都需要精加工。目的是: ①获得平整的表面。生坯在高温烧结过程中,由于生坯内的颗粒分布、空隙、杂质、有机物等的不平衡,会引起变形、不平整或粗糙过大与差异等。这些缺陷可通过表面精加工来解决;
② 获得高光洁度表面,如镜面反射,或提高润滑性(耐磨性)。
表面抛光处理是使用抛光材料(如碳化硅、B4C)或金刚石砂膏对表面进行由粗到细的磨料逐步抛光。一般而言,多采用≤1μm的AlO粉末或金刚石砂膏,或用激光或超声波加工来实现。
(3)强(钢)化处理。
表面抛光后,为提高力学强度(如抗弯强度等),可采用电子射线真空镀膜、溅射真空镀膜、化学气相蒸镀等方法镀一层硅化合物薄膜,通过1200℃~1600℃热处理,可显着提高陶瓷坯件的力学强度!
3.在基板上形成导电图形(电路)
要在陶瓷基板上加工形成导电图形(电路),必须先制造覆铜陶瓷基板,然后再按照印刷电路板工艺技术制造陶瓷印刷电路板。
(1)形成覆铜陶瓷基板。目前有两种形成覆铜陶瓷基板的方法。
①层压法。它是由热压成型一侧氧化的铜箔和氧化铝陶瓷基板。即对陶瓷表面进行处理(如激光、等离子等),得到活化或粗糙化的表面,然后按照“铜箔+耐热粘结剂层+陶瓷+耐热粘结剂层+铜箔”层压合在一起,经1020℃~1060℃烧结,形成双面覆铜陶瓷层压板。
②电镀法。陶瓷基板经等离子处理后进行“溅射钛膜+溅射镍膜+溅射铜膜,然后常规电镀铜至所需铜厚,即形成双面覆铜陶瓷基板。
(2) 单、双面陶瓷PCB板制造。按照传统的PCB制造技术使用单面和双面覆铜陶瓷基板。
(3)陶瓷多层板制造。
① 在单、双面板上反复涂覆绝缘层(氧化铝)、烧结、布线、烧结形成PCB多层板,或采用流延制造技术完成。
②陶瓷多层板采用浇铸法制造。生带在流延机上成型,然后钻孔、塞孔(导电胶等)、印刷(导电电路等)、切割、层压、等静压形成陶瓷多层板。
注:流延成型方法-流胶液(氧化铝粉+溶剂+分散剂+粘合剂+增塑剂等混合均匀+过筛)制造+流延(将胶液均匀分布在流延机上涂在金属或耐热聚酯胶带上)+烘干+修整+脱脂+烧结等工序。
陶瓷基板pcb工艺流程3陶瓷基板pcb的优点
1、电阻高
2、高频特性突出
3、具有高热导率:与材料本身有关系,陶瓷相比于金属。树脂都具有优势。
4、化学稳定性佳抗震、耐热、耐压、内部电路、MARK点等比一般电路基板好点。
5、在印刷、贴片、焊接时比较精确
陶瓷基板pcb缺点
1、易碎
这是最主要的一个缺点,目前只能制作小面积的电路板。
2、价贵
电子产品的要求规则越来越多,陶瓷电路板只是满足满足一些比较高端的产品上面,低端的产品根本不会使用到。
陶瓷基板pcb
陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能,高导热特性,优异的软钎焊性和高的附着强度,并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形,具有很大的载流能力。因此,陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。
一.防脱落设计
1.陶瓷片。
耐磨陶瓷片的结构型式为“三面呈压、三面反压、正反弧度”,瓷片与瓷片之间相互镶嵌衔接,具备整体和局部防脱性能。
2.媒体层。
瓷片和钢体之间采用耐高温、高强度、低膨胀系数的无机胶合成剂作为钢体和陶瓷片之间的结合媒体层,长期运行在高温干粉管道中仍然能够保持良好的粘结性能,不发生分层现象。
3.焊接固定工艺。
工艺一:直接用耐热钢碗将具备含扣锥形孔的陶瓷片直接焊接在钢体上,然后用带扣陶瓷堵涂胶后封装在陶瓷片的锥形孔上,整体外观全部为陶瓷面。
工艺二:采用储能焊接工艺将带锥形孔的陶瓷片通过专用耐磨螺栓焊接在钢体上面。
二.结构形式
结构一:(碳素钢)+无机胶粘剂+陶瓷贴片+焊接钢碗+带扣瓷堵(如图一)。
结构二:(碳素钢)+无机胶粘剂+陶瓷贴片+焊接螺栓+锥形螺母(如图二)。
三.技术性能
1.耐磨陶瓷片(95型氧化铝耐磨陶瓷)
基本特征:高密度、高硬度、高耐磨,性能仅次于金刚石。
技术参数:1760℃高温烧结而成;国家权威检测部门检测AL2O3含量为95.02%;洛氏硬度≥85(HRA);抗拉强度≥550Mpa;密度≥3.8g/cm3;抗折强度≥370Mpa;耐高温:1760℃。
2.结合媒体层(IV型无机胶粘合剂)
基本特征:高粘合力、高防水、耐高温,基于国内高科技研究成果研制。
技术参数:国家权威检测部门检测胶粘接面抗拉强度≥24.2Mpa;260℃下抗拉强度≥18 Mpa;胶粘接面剪切强度≥7.08Mpa;耐温:-35~1250℃。
3.焊接钢碗和螺栓(可焊接式防磨耐热钢)
基本特征:防磨、高焊接强度、耐高温、良好的热稳定性。
技术参数:焊接面抗拉强度≥199Mpa;焊接面剪切强度≥32.2Mpa;耐高温:1450℃。
在电力行业标准DL/T680-1999《耐磨管道技术条件》中,陶瓷贴片式耐磨管道(TC-G)具备最好的耐磨性能,该类产品的缺点是脱落问题,最原始的制作工艺是普通粘结剂进行粘贴或采用拱形原理进行镶嵌,但是普通粘结法经常发生脱落现象,且粘贴剂也容易老化,而镶嵌工艺对瓷片的厚度有要求,成本很高,。我公司使用三位一体的新型耐磨复合技术和高强度粘结媒体层相结合彻底解决了脱落问题,并且厚度可以任意选取,使陶瓷贴片耐磨管道(TC-G)产品成为电厂煤粉管道、矿粉输送管道最好的解决方案。
一.防脱落设计
1.陶瓷片。
耐磨陶瓷片的结构型式为“三面呈压、三面反压、正反弧度”,瓷片与瓷片之间相互镶嵌衔接,具备整体和局部防脱性能。
2.媒体层。
瓷片和钢体之间采用耐高温、高强度、低膨胀系数的无机胶合成剂作为钢体和陶瓷片之间的结合媒体层,长期运行在高温干粉管道中仍然能够保持良好的粘结性能,不发生分层现象。
3.焊接固定工艺。
工艺一:直接用耐热钢碗将具备含扣锥形孔的陶瓷片直接焊接在钢体上,然后用带扣陶瓷堵涂胶后封装在陶瓷片的锥形孔上,整体外观全部为陶瓷面。
工艺二:采用储能焊接工艺将带锥形孔的陶瓷片通过专用耐磨螺栓焊接在钢体上面。
二.结构形式
结构一:(碳素钢)+无机胶粘剂+陶瓷贴片+焊接钢碗+带扣瓷堵(如图一)。
结构二:(碳素钢)+无机胶粘剂+陶瓷贴片+焊接螺栓+锥形螺母(如图二)。
三.技术性能
1.耐磨陶瓷片(95型氧化铝耐磨陶瓷)
基本特征:高密度、高硬度、高耐磨,性能仅次于金刚石。
技术参数:1760℃高温烧结而成;国家权威检测部门检测AL2O3含量为95.02%;洛氏硬度≥85(HRA);抗拉强度≥550Mpa;密度≥3.8g/cm3;抗折强度≥370Mpa;耐高温:1760℃。
2.结合媒体层(IV型无机胶粘合剂)
基本特征:高粘合力、高防水、耐高温,基于国内高科技研究成果研制。
技术参数:国家权威检测部门检测胶粘接面抗拉强度≥24.2Mpa;260℃下抗拉强度≥18 Mpa;胶粘接面剪切强度≥7.08Mpa;耐温:-35~1250℃。
3.焊接钢碗和螺栓(可焊接式防磨耐热钢)
基本特征:防磨、高焊接强度、耐高温、良好的热稳定性。
技术参数:焊接面抗拉强度≥199Mpa;焊接面剪切强度≥32.2Mpa;耐高温:1450℃。
---→坯料----------→
精制
|
坯
装
陶瓷原料|—--→
--→
|
内.外施釉
体
坯
---→釉料----------→
烧
自
选
釉
烤
彩
包
入
-→
-→
胎
-→
-→
-→
-→
-→
-→
成
瓷
瓷
绘
花
选
装
库
1
坯料制配工艺
A、搅拌工艺:
单一陶瓷原料按配方过磅投放——搅拌池搅拌均匀——抽浆高位池——过筛(2次)——除铁(2次)——沉浆池——抽浆榨泥——粗练——陈腐(15天)——精练(2次)——送成形配用。
B、球磨工艺:
单一陶瓷原料按配方过磅投放——球磨机中——按比例加水——球麻定时抽浆检测细度——放浆沉浆池——过筛(2次)——除铁(2次)——沉浆池——抽浆榨泥——粗练(2次)——陈腐(15天)——精练(2次)——送成形配用。
2
釉料制配工艺
A、釉用单一原料按配方过磅投放——球磨机中——按比例加水——球磨定时抽浆检测细度——放浆——过筛(2次)——除铁(3次)——存浆池陈腐备用。
3
日用陶瓷成形工艺流程
A、机压成形工艺流程
泥料——切泥片——压坯——带模干燥——脱模——坯体干燥——磨坯——捺水施内釉——捺外水沾外釉——取釉——扫灰检验——装匣——烧成。
B、注浆成开工艺流程
泥料化浆——高位浆桶——注浆——添浆——倒出余浆——带模干燥——起坯——利假口——坯体干燥——汤釉——接把嘴——补外水——沾釉——扫灰检验——装匣——烧成。