陶瓷金属复合材料综合了陶瓷的高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀和电绝缘等性能以及金属的导电性、导热性、韧性和机械强度等性能，这种材料显著改善单一材料性能不足而得以极大扩展器件应用范围，同时也在众多领域的降低成本和环境友好性等方面展现出了重要意义。

2019年，美国雷神公司对其全球数千家供应商中的32家企业授予EPIC供应商卓越奖，其中包括STC Material Solutions公司，该公司还在更早时候还荣获了雷神公司“Three-Star Supplier Award”（三星级供应商奖）。本文主要来说说STC的特色陶瓷金属化和陶瓷金属密封解决方案。

STC最初以先进陶瓷粉末和组件业务为主，在2021年收购IJ Research后纳入了陶瓷金属钎焊密封业务，扩展服务广度的同时也为其垂直整合提供了更多机会，尤其为其在包括国防、航空航天、医疗和分析仪器行业在内的增长型市场赢得更多订单和口碑。

一、产品

产品最直观，也容易为读者理解。透明陶瓷、蓝宝石、光学尖晶石、石英等窗口常常出现在需要高温或高压的应用场景如航空航天、国防军事、石油天然气等，利用金属钎焊密封可以确保组件在极端条件下的可靠性和性能；医学植入式设备则因生物相容性的诉求而多采用陶瓷材料，将金属针脚焊接到陶瓷绝缘体上的馈通组件可以确保了电信号的可靠传递，还提供了机械支撑、屏蔽电磁干扰、实现微型化设计、提升设备耐久性和多功能性等多方面的优势。

密封窗口组件

馈通组件

二、连接技术

陶瓷金属化和密封是一种将不同材料进行可靠连接的技术，金属化往往是为了后续钎焊提供具有导电和可焊性金属层的前段工艺，通常包括气密密封、气密接头或气密粘合等方式，具体根据客户需求而进行不同处理。因为有些密封处理不需要进行陶瓷金属化操作，因而STC将该技术进行单独区分。

1、金属化

STC的薄膜金属化技术主要使用电镀或电沉积，STC的厚膜金属化技术按照材料和所须温度不同划分为UHT（超高温）、HT（高温）、MT（中温）、LT（低温）四种。UHT主要用于蓝宝石、半透明氧化铝和99.5%及以上的 氧化铝陶瓷；HT主要用于96%及以上的氧化铝、蓝宝石或其他氧化物。也可用于氧化铍和氮化铝；MT主要用于碳材料（包括金刚石和石墨）、氮化物、碳化物、氧化铍和氧化锆；LT（PVD工艺）适用于所有玻璃、陶瓷，、以及其他如硫化物和硫酸盐、锗等、晶体材料。

2、密封

STC将陶瓷金属密封技术细分为五类，分别是钎焊、扩散焊、活性钎焊、玻璃粘合以及共烧键合。

钎焊——使用金属或合金（通常为共晶），其形式为焊丝、焊膏或预制件，熔化温度低于要连接的任何一个零件。钎焊料在待接合面之间并加热熔化后会润湿两个表面，冷却后凝固，形成牢固的密封接头。但在许多具有坚固的天然氧化物的金属需要镀镍和镀金来增加润湿性。

扩散焊——这是一种直接密封过程，在界面上没有任何填充材料。可以对玻璃/玻璃、玻璃/陶瓷、陶瓷/金属、陶瓷/陶瓷和金属/金属等所有组合进行扩散连接，高温、压力和结合时间会促进相互扩散。

活性钎焊——这是一种不需要前段陶瓷金属化处理的钎焊，使用钎焊料配方含有活性金属（如钛、锆、钒等），能够与陶瓷反应形成牢固的结合。

玻璃粘合——即玻璃与金属或玻璃与金属氧化物在高温下进行的热熔接合，在界面处形成玻璃、金属氧化物与纯金属的过渡区，玻璃提供一定的缓冲作用，能够吸收热膨胀差异，减少热应力。

共烧键合——没有钎焊料或玻璃，是一种通过氧化-烧结驱动化学键合技术，也是近年来针对某些应用苛刻的气密性指标而开发的新技术。大体上是对金属进行部分氧化，形成金属氧化物层并与陶瓷表面初步键合并在后续高温烧结下形成更牢固的扩散键合，增强界面结合力。

小结

在上述解决方案中有很多细节，比如氮化铝的高温金属化多年来一直是一个难题。为了满足对氮化铝金属化基板日益增长的需求，STC开发了自己的工艺和与氮化铝材料兼容的耐火膏系统；还比如氧化铍在高温金属化过程存在毒性，STC开发自己的MT金属化材料可在较低温度下实现。

上述解决方案之外，STC甚至开发了一种创新的无助焊剂焊接工艺，这样密封过程中就不会出现滞留的助焊剂干扰。每种技术在各种应用中都有自己的优点和缺点，STC 材料解决方案拥有丰富的经验和知识，可以根据客户的项目需求指导他们选择最佳的可用方案。

粉体圈 启东