349

13. Spajanie metali z ceramiką

13.1. Wstęp

Zasadnicze cele, jakie można osiągnąć przez spajanie różnych materiałów, to przede wszystkim uzyskiwanie trwałych połączeń pomiędzy różnymi metalami oraz pomiędzy metalami i niemetalami, np. ceramiką specjalną, szkłem lub półprze

wodnikami i metaląmi a także pomiędzy różnymi rodzajami ceramik, np. A1₂0 z Zr0₂, A1₂0₃ z iSi1N4| Poprzez odpowiednie spajanie metali z niemetalami można kojarzyć różne właściwości materiałów w jedną określoną cechę lub zespół cech danego wyrobu, np. dobre przewodnictwo cieplne w wysokich temperaturach i jednocześnie dużą odporność na utlenianie w tych temperaturach. Przez połączenie np. miedzi z ceramiką tlenkową typu A1₂0₃ osiąga się dobre przewodnictwo cieplne wykonanego kompozytu warstwowego, a jednocześnie od strony warstwy A1₂0₃ wysoką oporność elektryczną i dużą odporność na ścieranie. Przez umiejętne spajanie metali z nowoczesnymi tworzywami konstrukcyjnymi takimi jak: A1₂0₃, Zr0₂, SiC, WC, Si₃N₄, BN, A1N, a także spieki i kompozyty Si-SiC lub SIALONY uzyskuje się specjalne podłoża w mikroelektronice, mierniki gazów, urządzenia produkujące i magazynujące energię oraz części maszyn, takie jak komory spalania, części turbin, narzędzia skrawające czy najczęściej zużywające się części w samochodach itp.

Połączenia materiałów ceramicznych z metalami są zagadnieniem młodym, ich opracowywanie i wdrażanie do produkcji przemysłowej rozpoczęto w latach 1960-1970. W tym czasie opanowano i uruchomiono seryjną produkcję bardzo skomplikowanych przepustów i obudów, między innymi obudowy do diod i tyrystorów, obudowy do układów scalonych i elementów mikrofalowych, obudowy do elementów optoelektronicznych oraz wielowarstwowe kompozyty ceramiczno-metalowe, tak|e jak podłoża do zintegrowanych bloków mocy itp. Schemat zastosowań złączy cerami-ka-metal przedstawiono na rysunku 13.1.

Rozszerzenie zastosowania połączeń ceramiczno-metalowych staje się obecnie nieodzownie w wielu nowych dziedzinach nauki i techniki\j

349