陶瓷金屬復合材料綜合了陶瓷的高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕和電絕緣等性能以及金屬的導電性、導熱性、韌性和機械強度等性能，這種材料顯著改善單一材料性能不足而得以極大擴展器件應用范圍，同時也在眾多領域的降低成本和環境友好性等方面展現出了重要意義。

2019年，美國雷神公司對其全球數千家供應商中的32家企業授予EPIC供應商卓越獎，其中包括STC Material Solutions公司，該公司還在更早時候還榮獲了雷神公司“Three-Star Supplier Award”（三星級供應商獎）。本文主要來說說STC的特色陶瓷金屬化和陶瓷金屬密封解決方案。

STC最初以先進陶瓷粉末和組件業務為主，在2021年收購IJ Research后納入了陶瓷金屬釬焊密封業務，擴展服務廣度的同時也為其垂直整合提供了更多機會，尤其為其在包括國防、航空航天、醫療和分析儀器行業在內的增長型市場贏得更多訂單和口碑。

一、產品

產品最直觀，也容易為讀者理解。透明陶瓷、藍寶石、光學尖晶石、石英等窗口常常出現在需要高溫或高壓的應用場景如航空航天、國防軍事、石油天然氣等，利用金屬釬焊密封可以確保組件在極端條件下的可靠性和性能；醫學植入式設備則因生物相容性的訴求而多采用陶瓷材料，將金屬針腳焊接到陶瓷絕緣體上的饋通組件可以確保了電信號的可靠傳遞，還提供了機械支撐、屏蔽電磁干擾、實現微型化設計、提升設備耐久性和多功能性等多方面的優勢。

密封窗口組件

饋通組件

二、連接技術

陶瓷金屬化和密封是一種將不同材料進行可靠連接的技術，金屬化往往是為了后續釬焊提供具有導電和可焊性金屬層的前段工藝，通常包括氣密密封、氣密接頭或氣密粘合等方式，具體根據客戶需求而進行不同處理。因為有些密封處理不需要進行陶瓷金屬化操作，因而STC將該技術進行單獨區分。

1、金屬化

STC的薄膜金屬化技術主要使用電鍍或電沉積，STC的厚膜金屬化技術按照材料和所須溫度不同劃分為UHT（超高溫）、HT（高溫）、MT（中溫）、LT（低溫）四種。UHT主要用于藍寶石、半透明氧化鋁和99.5%及以上的 氧化鋁陶瓷；HT主要用于96%及以上的氧化鋁、藍寶石或其他氧化物。也可用于氧化鈹和氮化鋁；MT主要用于碳材料（包括金剛石和石墨）、氮化物、碳化物、氧化鈹和氧化鋯；LT（PVD工藝）適用于所有玻璃、陶瓷，、以及其他如硫化物和硫酸鹽、鍺等、晶體材料。

2、密封

STC將陶瓷金屬密封技術細分為五類，分別是釬焊、擴散焊、活性釬焊、玻璃粘合以及共燒鍵合。

釬焊——使用金屬或合金（通常為共晶），其形式為焊絲、焊膏或預制件，熔化溫度低于要連接的任何一個零件。釬焊料在待接合面之間并加熱熔化后會潤濕兩個表面，冷卻后凝固，形成牢固的密封接頭。但在許多具有堅固的天然氧化物的金屬需要鍍鎳和鍍金來增加潤濕性。

擴散焊——這是一種直接密封過程，在界面上沒有任何填充材料。可以對玻璃/玻璃、玻璃/陶瓷、陶瓷/金屬、陶瓷/陶瓷和金屬/金屬等所有組合進行擴散連接，高溫、壓力和結合時間會促進相互擴散。

活性釬焊——這是一種不需要前段陶瓷金屬化處理的釬焊，使用釬焊料配方含有活性金屬（如鈦、鋯、釩等），能夠與陶瓷反應形成牢固的結合。

玻璃粘合——即玻璃與金屬或玻璃與金屬氧化物在高溫下進行的熱熔接合，在界面處形成玻璃、金屬氧化物與純金屬的過渡區，玻璃提供一定的緩沖作用，能夠吸收熱膨脹差異，減少熱應力。

共燒鍵合——沒有釬焊料或玻璃，是一種通過氧化-燒結驅動化學鍵合技術，也是近年來針對某些應用苛刻的氣密性指標而開發的新技術。大體上是對金屬進行部分氧化，形成金屬氧化物層并與陶瓷表面初步鍵合并在后續高溫燒結下形成更牢固的擴散鍵合，增強界面結合力。

小結

在上述解決方案中有很多細節，比如氮化鋁的高溫金屬化多年來一直是一個難題。為了滿足對氮化鋁金屬化基板日益增長的需求，STC開發了自己的工藝和與氮化鋁材料兼容的耐火膏系統；還比如氧化鈹在高溫金屬化過程存在毒性，STC開發自己的MT金屬化材料可在較低溫度下實現。

上述解決方案之外，STC甚至開發了一種創新的無助焊劑焊接工藝，這樣密封過程中就不會出現滯留的助焊劑干擾。每種技術在各種應用中都有自己的優點和缺點，STC 材料解決方案擁有豐富的經驗和知識，可以根據客戶的項目需求指導他們選擇最佳的可用方案。

粉體圈 啟東